研究

方向选择性视网膜神经节细胞对一个方向移动的图像(“首选”方向)反应强烈,而对相反方向移动的图像(“无效”方向)反应弱。不对称的计算被认为是固定的,产生于不对称的抑制输入从星爆amarrine细胞(SACs)。然而,我们已经发现,在短暂的重复性视觉刺激后,神经元的方向性偏好可以发生180度的改变和逆转。这种逆转是强大的,持久的,不仅发生在幼年老鼠,也发生在成年老鼠身上。

方向选择神经节细胞(DSGCs)改变了它们的方向偏好

在40秒的漂移光栅重复刺激之前(左)和之后(右)对DSGC进行定向调谐(中间显示),显示方向偏好的逆转。极坐标图表示响应3秒光栅在12个方向漂移的尖峰数量。红色箭头表示首选方向。痕迹显示0.5秒活动的例子。

采用自Rivlin-Etzion等人,神经元2012

为了了解dsgc如何克服电路的解剖结构,并逆转它们的方向偏好,我们使用不同的膜片钳技术记录方向选择电路中的神经元,并对各种运动刺激作出反应。一个主要的焦点是SAC,众所周知,它调解DSGC的定向响应。我们的数据揭示了方向性选择的多重机制,以及它们如何相互作用或相互反对。

视觉诱导的功能开关并不局限于方向选择神经节细胞。信号光的增加和减少的ON和OFF视网膜通路,因其分离的平行处理而闻名。然而,我们和其他人发现,视网膜细胞亚型可以在重复的刺激或环境光水平的变化后转换它们的极性。

研究中心的极性偏好随光照的变化而变化

瞬态-离alpha RGC对低(左)和高(右)光强度(64和64x10)黑斑的刺激前后时间直方图(pth)4分别为R * /棒/秒;相同的对比度),在低照度下显示开和关响应,但在高照度下只显示关响应。暗条表示斑点期。

右图:z -堆栈投影(顶部)和侧视图(底部)显示了RGC的形态。

我们使用双光子钙成像和电生理学来确定视网膜动态计算的普及程度,并识别可能改变其功能的rgc类型。此外,我们探索视网膜计算是动态的各种条件和维度。

在地平线之上和之下,老鼠视野的刺激特征是不同的。rgc是否会根据其视网膜位置改变其功能特性,以便更好地表征不同的刺激特性?

瞬态- off - rgcs沿背-腹轴逐渐改变其反应特性

左:(上)22个瞬态- off -α rgc的位置记录从视网膜。对400 μ m斑点的反应持续时间用彩色编码。中心是枢轴。D:背侧,V:腹侧,T:颞部,N:鼻部。

(下)反应持续时间与腹背轴位置的关系图。

右图:位于视网膜背侧(上)、中央(中)和腹侧(下)的3个瞬态- off -αRGCs的pth。

摘自Warwick et al, Current Biology 2018

我们的发现挑战了目前的观点,即无论视网膜位置如何,同一类型的RGC都表现出相同的光反应,并表明RGC反应背后的网络可能会随着位置的改变而改变,从而使视觉图像的优化采样成为可能。我们使用双光子靶向电压钳记录、药理学和基因操作来揭示介导这种逐渐变化的神经元网络。

视网膜以其对光线和对比度的适应性反应而闻名。这些适应性导致了敏感度的变化,但并没有导致功能的变化。视网膜神经元可以改变其核心计算的发现是出乎意料的,也是我们实验室的主要研究重点。

我们率先采用新技术和方法来破译视网膜和视丘(LGN)之间的传递功能,并确定视网膜动力学如何被它们的目标解码。