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Nature:发现哺乳动物保持视力稳定和动平衡的机制

细胞  · 公众号  · 医学  · 2017-06-09 12:31

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平日里,当你坐在飞快的汽车网外面看时,总发现车窗外面的物体,飞驰而过,越来越小,直到消失不见,而这些看到的景象是和我们眼睛感知运动是分不开的,具体点说,是因为 视网膜 上的存在一种特殊细胞可以通过感知相同 辐射流 来感知机体运动。

什么叫辐射流?想象一下电影中当宇宙飞船在太空中加速时,周围快速移动的星星所发出的光带辐射出屏幕, 或者一开始说的你从后视镜里看到一条从地平面伸展出来的高速公路,身边所有的一切都缩小到身后的一个点上等现象。来自 Nature最新报道,视网膜中能感受周围物体辐射流的细胞。这项发现,有助于解释哺乳动物保持视力稳定和动平衡的机制。

大脑需要某种方法,来体会机体在空间中的运动,耳朵和视觉是两个最为关键的运动感知系统。大脑能整合两个系统的信息,在某些特定情况下,也能将就的只用其中一个,例如在黑暗中。

“好的相机设备能提供稳定的图像,”布朗大学神经学教授、本文通讯作者David Berson说。“视网膜的运动和前庭系统就是我们眼睛的相机。”

“一旦把什么东西涂到你的视网膜上,你的整个视觉系统就不起作用了。视野内的东西是移动的,你需要稳定的图像进行准确判断,比如进行精细操作时。”

布朗大学的一名博后、本文一作Shai Sabbah博士想知道眼睛是如何做到的?,他观察了视网膜上成千上万的神经元,发现当一组特殊的光流通过老鼠视线时,方向选择性神经节细胞(direction-selective ganglion cells,DSGCs)被激活了。

DSGCs分布在整个视网膜上,监测来四个方向的光流感知:前进、后退、上升或下降。两只眼睛内所有这些细胞所提供的信息足够反应空间内的任何形式的移动,包括组合运动,如同时向前上方的移动。

细胞反馈的信息最终还可以帮助大脑感知空间的旋转。“这种能力十分重要,因为它能让我们在头部发生旋转的时候依然看得清被眼睛锁定的物体。”

“其中最大的奥秘在于,一个马达系统(motor system),当动物在空间中移动时,它将产生一个服务于眼睛图像稳定的循环,然后推动视网膜上一组围绕在视网膜运动模式生成的特定细胞,”Berson说。“虽然我们还没有完全理解这个现象,但是至少数据是这么显示的。“

研究人员对DSCGs进行了迄今为止最全面的检查:他们用2种方法监视了视网膜上2400个细胞。大多数细胞在钙水平升高(代表视觉输入)的情况下就会发光。作为补充,研究人员在不发光的地方引入了神经活动电记录,目的是尽可能多地覆盖视网膜的全部表面。







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