研究人员发现了视觉过程的一个关键的早期步骤

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研究人员发现了视觉过程的一个关键的早期步骤

光受体之间的电气连接的关键组件的眼睛,这些连接的影响在早期的视觉信号处理步骤已确定第一次,今天公布的一项研究显示,在科学进步在休斯顿德克萨斯大学健康科学中心(UTHealth)。

充分理解光受体,称为光感受器,影响视觉流程的早期阶段,研究人员传统上他们的注意力集中在如何两个关键感官cells-rods cones-convert基本粒子的光成电子信号,这些信号通过专门电路传送到大脑。杆状体用于夜视,锥状体用于日间和色觉。虽然我们知道电信号可以通过称为缝隙连接的细胞连接器在光感受器之间传播已经有一段时间了,但人们对其本质和功能仍然知之甚少。

“这项研究将有助于更好地理解视网膜是如何处理来自视杆细胞和视锥细胞的信号的,特别是在环境光照条件下,当两种感光细胞都活跃时,比如在黎明和黄昏。”这些知识目前失踪,可能需要考虑在设计光感受器或视网膜植入物来恢复视力,”克利斯朵夫p . Ribelayga博士说,该研究的联合作者,副教授和柏妮丝温加滕椅Ruiz眼科及视觉科学学系麦戈文在UTHealth医学院。

联合第一作者Steve Massey博士是UTHealth麦戈文医学院鲁伊兹眼科和视觉科学系的教授、Elizabeth Morford主席和研究主任。

视网膜中的视杆细胞和视锥细胞之间的连接或交流对于理解视觉信号传导过程是如何工作的至关重要。

令研究人员惊奇的是,他们发现杆状体并不直接与其他的杆状体交流,而锥状体也很少与其他的锥状体直接交流。相反,大部分的信号是通过杆状体和锥状体之间的交流而产生的。研究人员鉴定了一种称为connexin36 (Cx36)的特殊蛋白,它是棒/锥缝隙连接的主要成分。

Massey说:“我们注意到,每一根杆子都有一个锥体的电子通路,而锥体/锥体的缝隙连接是非常罕见的。”“我们估计超过95%的光感受器之间的缝隙接合是杆/锥缝隙接合;它们的体积和电导最大。因此,杆状/锥状缝隙连接在光感受器网络的大小和数量上都占主导地位。

为了帮助研究人员更好地了解光感受器网络是如何组织起来的,他们开发了用于这项工作的遗传老鼠菌株,这些老鼠被培育来消除杆状体或锥状体中的缝隙连接。

“我们的研究具有重要的意义,”Ribelayga说。“我们的数据定位杆/锥缝隙连接作为光感受器网络的基石。杆状体/锥状体间隙连接是杆状体通路的入口,杆状体起源的信号可以通过该通路穿过视网膜。因此,我们已经产生了小鼠,本质上是缺乏进入这条途径。在未来的实验中,我们将使用这些动物来确定视杆/锥通道在视网膜处理视杆信号和视觉中的功能重要性。”

2018年,鲁伊兹大学眼科和视觉科学系的研究人员从美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的国立眼科研究所(National Eye Institute)获得了400多万美元的拨款,用于研究光感受器的发育、功能和电相互作用。Ribelayga和Massey领导了设计电耦合感受器网络结构的工作,这是更好地理解光感受器如何编码光信号以及视网膜如何处理这些信号的关键一步。