视网膜的神经递质

引言近二十年来,随着细胞内记录和染色技术的发展,对视网膜神经元及其回路的研究已经取得了显著的进展,视网膜中信息传递的概貌已渐有端倪(参见文献[1,2])。视觉信息在各类神经元之间的传递和处理主要是通过化学突触进行的。视网膜各种神经元的递质是什么?它们各具什么生理特性和作用?这是视觉科学家面临的重要问题。从70年代后期起,视网膜神经递质的研究开始形成视觉研究的生长点,并逐渐成为这一研究领域的前沿。本文将概述这方面近年的新进展。     

视网膜双极细胞的突触传递

双极细胞是视网膜中处于信号传递的直接通路中的中间神经元,以带型突触传递由分级电位编码的视觉信号。近年来,应用膜电容测定、钙光成像等技术,对双极细胞递质释放的特点及动力学特性进行了细致的研究,不仅有助于阐明这些细胞独特的生理功能,也对了解以带型突触传递信号的感觉神经元的功能特性提供了启示。     

多重视觉表征:从视网膜坐标到空间坐标

视觉系统基于映射到视网膜上的像来获取外部世界的信息,因此,视觉信息首先在视网膜坐标系中进行编码和表征。然而,大量的研究显示,眼睛的注视方向对视觉皮层神经元的活动强度具有广泛的调节作用,这一机制能够实现基于视网膜以外参考坐标的视觉加工过程。近些年的研究发现,视觉信息能在多种不同的参考坐标下进行表征,这些机制在稳定的视觉表征、多感觉模态整合与视觉运动信息转换中起到重要作用。     

多巴胺调节海马神经元可塑性的研究进展

多巴胺是脑内重要的信息传递物质,不仅可以作为递质释放到前额叶、伏隔核等脑区,直接进行信息传递,也可以作为调质调节其它突触递质的传递,并影响神经元可塑性。海马参与构成边缘系统,受多巴胺能神经支配,执行着有关学习记忆以及空间定位的功能。海马神经元的可塑性是学习记忆的细胞分子基础。研究表明,多巴胺对海马神经元的突触可塑性和兴奋性可塑性都具有重要的调节作用。本文扼要综述多巴胺对海马神经元突触可塑性和兴奋性可塑性的调节机制的研究进展,以期为DA系统参与海马区学习记忆功能的研究提供新思路,更深入地了解学习记忆的神经机制。     

视网膜神经节细胞对自然刺激的时空反应模式

神经系统信息处理的理论研究和计算结果表明,视皮层可以通过稀疏编码 (sparse coding) 模式来处理自然刺激信息.神经元群体中,单个神经元在大多数时间里没有强的脉冲发放 (时间维稀疏性,lifetime sparseness),而针对某一刺激,只有少数神经元在特定的时间内发放 (空间维稀疏性,population sparseness).从神经元放电的时间和空间模式两个方面考察了视网膜神经节细胞群体对自然刺激(电影)的编码方式,并同实验室常用的伪随机棋盘格刺激下视网膜的反应模式进行比较,分析了视网膜神经节细胞反应的稀疏性指标,并深入探讨了其内在的时间和空间特点.结果提示,视觉系统在其最初阶段——视网膜——即开始采用一种高效节能的稀疏编码方式来处理自然视觉信息,单个神经元的时间维稀疏性节省了代谢能量消耗,而群体神经元中邻近神经元的动态成组协同发放,提高了信息向突触后神经元传递的有效性.     

视网膜神经节细胞的信息编码特性

在脊椎动物的视觉系统中,信息的初级处理发生在视网膜。视网膜神经节细胞是视网膜唯一的输出神经元,在不同视觉刺激条件下会表现出不同的放电活动模式。研究表明视网膜神经节细胞可以利用多种编码方式,包括频率编码、时间结构编码以及群体协同编码等,有效地编码外界刺激。另外,大千世界的视觉场景变化几乎是无限的,长期的进化赋予了视网膜良好的适应能力,以实现通过有限的神经元活动对无限变化的视觉场景的编码。本文回顾了近年来关于视网膜神经节细胞编码方式和适应特性的相关研究,对多种编码方式在不同刺激下的动态改变、适应特性及生理功能进行讨论。     

递质在突触下的调制作用

递质在突触下的相互作用,愈来愈受到重视,已有很多事实说明神经元之间的信息传递并不像以往所想像的以及作为神经元单位放电研究工作假设基础的那样简单。本文综述了递质在突触下相互作用的方式及某些实例。     

视网膜神经网络的信息传递

可见光作用于脊椎动物视网膜时,感光细胞外段的视色素吸收光量子,经过一系列瞬时光化学反应,迅速将光能转换成电信息,并向视网膜内核层细胞(水平、双极和无足细胞)及视神经节细胞传递,后者以峰电位形式将信息传向中枢。最近十几年来,对视觉系统外周部分的信息转换和传递过程的研究十分活跃,尤其是Tomita用微电极记录视网膜细胞内反应技术的发展,以及Kaneko用荧光黄染色单个     

痛感受的下行抑制和脊髓背角内神经元回路

本文扼要介绍了脑干下行纤维在脊髓实现其对痛传递的抑制时可能涉及的递质种类及其相互关系;并强调多学科研究、特别是神经元回路的功能形态学分析对阐明这一问题的重要意义。     

大麻素受体系统对视网膜细胞离子通道和突触传递的调控

内源性大麻素系统在脊椎动物视网膜中广泛分布。大麻素受体(cannbinoid receptor)主要有CB1和CB2两个亚型,与内源性配体N-花生四烯酸氨基乙醇(N-arachidonoylethanolamide,anandamine,AEA)和2-花生四烯酸甘油(2-arachidonyl glycerol,2-AG)结合调控视网膜神经元和胶质细胞的功能,从而参与调控视网膜视觉信息的处理。本文结合我们研究组近年在视网膜大麻素受体系统的研究结果,综述了有关大麻素CB1和CB2受体对视网膜细胞离子通道和突触传递调控及其机制的研究进展。     

小鸡视网膜神经节细胞的反应特性: 多电极记录研究

视网膜主要进行视觉信息的初级加工和处理. 应用多电极记录技术, 对一小块保持功能活性的小鸡视网膜上的多个神经节细胞的电活动进行同步记录, 然后通过相关非线性分析方法检测提取动作电位. 对视网膜神经节细胞群体活动特性的分析, 说明了视觉信息不仅为神经元的放电频率所编码, 也为相邻神经元的协同放电活动所携带.     

视觉信息加工

人和动物的脑是世界上最复杂、最有效的信息加工系统。研究感觉信息的接收、传递、加工辨识和利用,是揭示脑奥妙的突破口,对研究人脑高级神经活动有重要科学意义。现已查明,几乎人脑的各个部分都与视觉反应有关。视觉是个极其复杂的多级过程,外界物理光能在眼睛视网膜内转变成神经电化学能,经过神经编码和初步加工,视觉信息被传递到脑     

猫初级视皮层内GIu/GABA表达比率的衰老性变化

最近的一些研究结果显示,视皮层内抑制性递质系统作用减弱可能是导致老年性视觉功能衰退的重要因素.是否皮层内兴奋性递质系统亦伴随衰老而发牛改变并影响皮层内神经兴奋与抑制的平衡尚不清楚.为此,利用Nissl染色和免疫组织化学染色方法以及Image-Pro Express图像分析软件对青、老年猫初级视皮层(17区)内各层神经元密度、兴奋性递质谷氨酸免疫反应阳性(Glu-immunoreactive,Glu-IR)神经元密度以及抑制性递质γ-氨基丁酸免疫反应阳性(γ-aminobutyric acid.immunoreactive,GABA-IR)神经元密度进行了统汁分析.结果显示,青、老年猫初级视皮层各层神经元密度均没有明显的年龄性差异(P>0.05);与青年猫相比,老年猫初级视皮层Glu-IR、GABA-IR神经元密度均显著减少(P<0.01),而Glu.IR/GABA.IR神经元密度比率去却显著增大(P<0.01).结果提示,老年猫初级视皮层内兴奋性递质系统作用相对增强,而抑制性递质系统的作用相对减弱,导致皮层内兴奋-抑制平衡关系失调,这可能是引起老年个体视觉功能衰退的重要原因之一.     

中国科学院生物物理研究所视觉信息加工开放研究实验室

视觉信息加工是一个十分复杂的过程,研究视觉信息的接收、传递、提取、识别以及学习与记忆的机制,对阐明大脑工作原理和智能计算机的研制都有重要意义。国外在这方面给予足够重视,并取得很大进展。国内的研究主要包括:视网膜及视中枢的神经回路,初级视觉过程,视觉的中枢机制,视觉的计算理论,视觉的心理物理学,视觉计算神经网络等方面。为促进我国研究工作的发展和培养人才,1988年11月,中国科学院组织国内有关专家对在生     

猫初级视皮层内Glu/GABA表达比率的衰老性变化(英文）

最近的一些研究结果显示,视皮层内抑制性递质系统作用减弱可能是导致老年性视觉功能衰退的重要因素。是否皮层内兴奋性递质系统亦伴随衰老而发生改变并影响皮层内神经兴奋与抑制的平衡尚不清楚。为此,利用Nissl染色和免疫组织化学染色方法以及Image-Pro Express图像分析软件对青、老年猫初级视皮层(17区)内各层神经元密度、兴奋性递质谷氨酸免疫反应阳性(Glu-immunoreactive, Glu-IR）神经元密度以及抑制性递质γ-氨基丁酸免疫反应阳性(γ-aminobutyric acid-immunoreactive, GABA-IR）神经元密度进行了统计分析。结果显示,青、老年猫初级视皮层各层神经元密度均没有明显的年龄性差异（P>0.05）;与青年猫相比,老年猫初级视皮层Glu-IR、GABA-IR神经元密度均显著减少（P<0.01）,而Glu-IR/GABA-IR神经元密度比率却显著增大（P<0.01）。结果提示,老年猫初级视皮层内兴奋性递质系统作用相对增强,而抑制性递质系统的作用相对减弱,导致皮层内兴奋&#8722;抑制平衡关系失调,这可能是引起老年个体视觉功能衰退的重要原因之一。     

猫初级视皮层内Glu／GABA表达比率的衰老性变化

最近的一些研究结果显示,视皮层内抑制性递质系统作用减弱可能是导致老年性视觉功能衰退的重要因素。是否皮层内兴含性递质系统办伴随衰老而发生改变并影响皮层内神经兴奋与抑制的平衡尚不清楚。为此,利用Nissl染色和免疫组织化学染色方法以及Image—Pro Express图像分析软件对青、老年猫初级视皮层（17区）内各层神经元密度、兴奋性递质谷氦酸免疫反应阳性（Glu—immunoreactive,Glu—IR）神经元密度以及抑制性递质γ-氨基丁酸免疫反应阳性（v．aminobutyric acid-immunoreactive,GABA—IR）神绎元密度进行了统计分析。结果显示,青、老年猫初级视皮层各层神经元密度均没有明显的年龄性差异（P〉0．05）;与青年猫相比,老年猫初级视皮层Glu—IR、GABA．IR神经元密度均显著减少（P〈0．01）,而Glu—IR／GABA-IR神经元密度比率却显著增大（P〈0．01）。结果提示,老年猫初级视皮层内兴奋性递质系统作用相对增强,而抑制性递质系统的作用相对减弱,导致皮层内兴奋-抑制平衡关系失调,这可能是引起老年个体视觉功能衰退的重要原因之一。     

脊髓背角痛觉传递和调制的一些化学解剖学观察

本实验研究了脊髓背角内Ｃ纤维末梢的分布和突触学特征及其一些神经递质化学构筑;定量观察了急性痛引起背角的递质变化;显示了初级传入Ｃ纤维,抑制性中间神经元和背角伤害性感受神经元三者之间的突触关系,并探讨它们在痛觉信息传递和调制中的作用。     

视觉系统皮层下细胞的方位和方向敏感性

视觉方位、方向选择性曾被认为是高等哺乳动物视皮层细胞的特有功能。近年来大量的实验结果表明,视皮层下的外膝体神经元和视网膜神经节细胞都具一定程度的方位和方向敏感性,这些性质是遗传决定的,不受后天环境的影响。在外膝体内,已为视皮层细胞高度的方位、方向选择性和功能柱的形成做出了初步的分类与编组,提供了前级安排。这种皮层下的方位、方向敏感性细胞在发育过程中传递和加工了环境视觉信息,促进了视皮层更强的方位、方向选择性机制和方位功能柱的形成。外膝体在视觉信息平行处理通道的形成上起着分类集聚的重要作用。     

生物神经系统的编码特性和小世界特性

本文主要研究视网膜神经系统和七鳃鳗脊椎神经系统的电位发放特性和网络特性,首先利用抑制神经系统的Winner Less Competition（WLC）模型,分析视网膜和七鳃鳗脊椎神经系统的电位发放．得到视网膜神经元和脊椎神经元的电位发放模式．然后利用Watts-Strogatz小世界网络的特性,分析两个生物神经系统的群集系数和特征路长,说明这些生物系统神经元之间的信息传递具有小世界网络的特性．     

视网膜神经节细胞的协同活动以及信息编码

在脊椎动物的视觉系统中,信息的初级处理发生在视网膜.随着多电极记录技术的发展,视网膜神经节细胞的协同活动在不同物种中被广泛地观察到.然而,协同活动在视觉信息处理中的作用还不清楚,并且存在一定的争议.本文回顾了近些年关于视网膜神经节细胞协同活动的相关研究,对协同活动的分类、检测以及生理功能进行讨论.