脑机启侦 | 实验显示盲鼠的神经细胞保留视觉功能（12.3）

视网膜常被称为“大脑的前哨”，因为视觉信号处理的重要步骤并不是在大脑中完成，而是在眼睛内的神经细胞。当光线照射到视网膜上时，感光细胞变得活跃，并向直接位于其后的神经细胞层发送电信号，这些信号随后被传递给大脑。

研究介绍

然而，视网膜的信号如何被神经细胞处理的具体机制一直不明确。维也纳技术大学（TU Wien）的实验揭示了视网膜神经细胞（即所谓的视网膜神经节细胞）可以承担不同的角色，从而为视觉执行各自不同的任务。

更重要的是，即使视网膜的部分区域退化，这些神经细胞仍能保持这种能力，这对于使用电子视网膜植入物恢复盲人视力来说是个好消息。

“当光线照射到视网膜的感光细胞时，会在其后的神经细胞中产生电信号。”维也纳技术大学生物医学电子研究所的Paul Werginz解释道。“但并非所有神经细胞都会产生相同的信号序列。”

当光线开关时，某些类型的神经细胞总是会变得活跃。然而，在一些细胞中，信号频率很快下降，而在其他细胞中则保持相对高的活动水平，持续发出强烈的电信号。这些不同的活动模式背后的原因尚不清楚，毕竟相同类型的细胞应该表现出相似的行为。

研究方法

为了测试这一点，研究人员使用了从盲鼠身上取出的视网膜，这些视网膜在数小时内仍保持整个神经网络的功能。视网膜神经节细胞的活动可以通过两种方式刺激：一是通过光照视网膜并观察神经节细胞的反应；二是直接用电流刺激神经节细胞。

直接注入电流的方法使得即使没有通常提供输入的细胞参与，也可以研究神经元的特性。

“我们发现，当我们直接用电流刺激细胞时，它们显示出的信号模式与受到光照时非常相似。”Werginz说，“那些在光照下长时间展示增加活动模式的神经节细胞，在受到电刺激时同样如此。”

这意味着，这些细胞之间的信号模式差异不仅仅是因为它们在视网膜电路中接收到不同的输入——倾向于产生较长或较短信号序列的倾向是细胞固有的属性。

研究意义

一个关键问题是：如果这些是细胞的固有属性，那么当细胞失去原始功能时——例如，视网膜的感光器不再工作时——这些属性是否仍然稳定？人们可能会认为在这种情况下细胞的行为会发生变化。实际上，经常观察到不再需要的神经细胞在大脑中会被重组和重新利用。例如，如果一个人失去了手指，负责该手指感觉信号的神经细胞不会简单地保持不活跃，而是会被重新布线并用于其他目的。

但对于视网膜神经节细胞而言，情况有所不同。“我们检查了失明200天的老鼠的细胞，发现它们的视网膜神经节细胞仍然表现出完全相同的特性：一些可以用短暂的电刺激激活，另一些则可以长时间激活”，Werginz说。因此，这些细胞保留了它们内在的信号传递能力。

这对开发使用成千上万电极进行电刺激以替代盲人患者丢失的感光细胞的视网膜植入物来说是一个好消息。Werginz补充说：“如果不同细胞类型之间存在稳定的差异，那么现有的神经节细胞即使在失明后也可以被利用，并且未来可以为它们开发更好的刺激策略。”

这项研究表明，尽管视网膜部分可能退化，但神经节细胞能够保持其原有的信号传递特性，这为未来的视网膜植入技术和治疗提供了新的希望。

新闻来源：Journal of Neuroscience