澎湃新聞從北大獲悉，北大生命科學(xué)學(xué)院、麥戈文腦研究所、定量生物學(xué)中心、生命科學(xué)聯(lián)合中心羅冬根研究員團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)“一細(xì)胞，兩遞質(zhì)，兩視覺功能”的神經(jīng)機(jī)制。

10月25日，該團(tuán)隊(duì)的研究成果以“A single photoreceptor splits perception and entrainment by cotransmission”為題，在《自然》發(fā)表。該項(xiàng)工作不僅促進(jìn)了領(lǐng)域內(nèi)對(duì)視覺形成和生物節(jié)律的理解，也為“一細(xì)胞，兩遞質(zhì)”研究提供了新的范式和思路。

研究團(tuán)隊(duì)介紹，神經(jīng)細(xì)胞經(jīng)特殊的連接點(diǎn)——突觸聯(lián)接起來所組成的神經(jīng)環(huán)路，是神經(jīng)系統(tǒng)（腦）的基本功能單元，其細(xì)胞間信號(hào)的傳遞通過釋放某種化學(xué)物質(zhì)（神經(jīng)遞質(zhì)）來實(shí)現(xiàn)。不同的神經(jīng)細(xì)胞釋放不同的遞質(zhì)，從而行使不同的功能。

視覺最重要的功能是分辨圖像（圖像視覺），而另一些功能（非圖像視覺）也起著重要輔助作用，如對(duì)晝夜節(jié)律的調(diào)節(jié)等。

研究者們很早就認(rèn)識(shí)到，視覺系統(tǒng)這兩種功能分別通過兩類感光細(xì)胞來實(shí)現(xiàn)：一類解析局部反差，一類解析整體光亮度；同時(shí)近年的研究表明，產(chǎn)生局部反差的感光細(xì)胞也能傳遞整體光亮度，但其神經(jīng)機(jī)制尚不清楚。

羅冬根團(tuán)隊(duì)的論文報(bào)道了在果蠅中局部反差和整體亮度信號(hào)可通過同一感光細(xì)胞同時(shí)釋放兩種遞質(zhì)來產(chǎn)生。

研究中，羅冬根團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用國際領(lǐng)先的果蠅大腦神經(jīng)元的單電極及多電極膜片鉗電生理記錄技術(shù)揭秘了復(fù)眼調(diào)節(jié)生物節(jié)律的神經(jīng)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)果蠅復(fù)眼的一種感光細(xì)胞同時(shí)釋放組胺和乙酰膽堿作為神經(jīng)遞質(zhì)，其中組胺介導(dǎo)精細(xì)的運(yùn)動(dòng)視覺，而乙酰膽堿則通過作用于該團(tuán)隊(duì)新發(fā)現(xiàn)的傘形神經(jīng)元（AMA神經(jīng)元)來調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律。每個(gè)AMA神經(jīng)元的樹突像巨傘一樣延伸覆蓋了整個(gè)視覺腦區(qū)，且不同AMA間通過突觸連接在一起，從而整合大視野光亮度信息。

這種特性對(duì)于非圖像視覺功能的實(shí)現(xiàn)很理想，而組胺和乙酰膽堿間還存在相互調(diào)控。這些重要發(fā)現(xiàn)提示，果蠅視覺信號(hào)的分離源于視覺信號(hào)發(fā)生的最初階段（光感受細(xì)胞以一個(gè)細(xì)胞釋放兩種遞質(zhì)），是一種新的視覺信號(hào)傳遞模式（見下圖）。

R8感光細(xì)胞分離圖像和非圖像視覺的神經(jīng)機(jī)制。圖片來自論文

研究團(tuán)隊(duì)表示，該工作揭示了在某遞質(zhì)（如果蠅的組胺）無相反電信號(hào)受體的條件下，感光細(xì)胞高效分離視覺信號(hào)的策略，極大促進(jìn)了領(lǐng)域內(nèi)對(duì)視覺形成和生物節(jié)律的理解。另外，哺乳動(dòng)物很多腦區(qū)也有“一細(xì)胞，兩遞質(zhì)”現(xiàn)象，但其生理功能還鮮為人知，故該工作還為“一細(xì)胞，兩遞質(zhì)”的研究提供了新的范式和思路。