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.2015年9月30日；35(39):13336-50.
doi:10.1523/JNEUROSCI.1712-15.2015。

兔视网膜多形性无长突细胞定向选择性的突触和形态学基础

本杰明·L·穆菲-鲍姆 1, W罗兰·泰勒 2
附属机构

兔视网膜多形性无长突细胞定向选择性的突触和形态学基础

本杰明·L·穆菲-鲍姆等。 神经科学. .

摘要

视网膜的大部分计算能力来自无长突细胞的活动，无长突细胞是一组庞大而多样的GABA能和甘氨酸能抑制性中间神经元。在这里，我们确定了兔子视网膜中的一种ON-型定向选择性、宽视野、聚异氰酸酯无长突细胞（PAC），并证明了其定向选择性是如何从树突树突的结构以及兴奋和抑制输入的模式中产生的。来自ON双极细胞的兴奋和来自OFF通路的抑制汇聚在感受野中心产生视觉信号的准线性积分。这有助于抑制对高空间频率的响应，从而提高对较大物体的灵敏度并增强方向选择性。抑制还通过ON双极细胞突触前末端的串行抑制连接调节PAC兴奋性输入的幅度和时间进程。这种突触前抑制是由局部微电路内的梯度电位驱动的，其程度类似于单双极细胞感受野的大小。额外的突触前抑制是通过在数百微米的更大空间尺度上刺激无长突细胞而产生的。这种PAC的定向选择性可能是在某些类型的神经节细胞中介导定向选择性抑制的底物。意义陈述：视网膜由许多兴奋和抑制电路组成，这些电路编码视觉场景中的特定特征，例如方向、对比度或运动。在这里，我们确定了一种宽视野抑制神经元，它对特定方向的视觉刺激作出反应，这种特征选择性主要是由于树突树干的细长形状。来自ON和OFF视觉通路的收敛兴奋性和抑制性输入的整合抑制了对小物体和精细纹理的反应，从而增强了对大物体的选择性。反馈抑制在局部和广域空间尺度上调节兴奋的强度和速度。这项研究展示了如何调节不同的突触输入来调节神经元对视觉场景中的特定特征作出响应。

关键词：无长突细胞；神经电路；取向选择性；感受野；视网膜；突触传递。

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数字

图1。
图1。
兔视网膜中的一种多形性无长突细胞。A类，一种多糖无长突细胞（PA1/3)充满Alexa Fluor-488荧光染料，星号标记轴突分支。B类，中标定区域的放大视图A类显示多个轴突从较厚的近端树突分支。C类,X–ZPA的图像堆栈1/3细胞（绿色）ChAT染色（红色），显示IPL S1和S3层的树突状分层。D–F型，GCL中主要树突分层水平的图像(D类)、S3(E类)和S1(F类)对于与中相同的单元格C类黄色树枝晶与C类.G公司，PA的重建1/3细胞充满0.3%的神经生物素，显示出电耦合细胞网络。
图2。
图2。
PA的接收场特性1/3细胞。A类，例如细胞外记录（顶部）和平均刺激周围峰值时间直方图（底部，n个=128）显示对600μm直径闪光点刺激的动作电位。亮度由痕迹下方的阴影条指示。B类，对直径为100–4500μm的闪光点进行峰值计数(n个=128）与高斯函数的差分拟合；这两个高斯函数的空间常数分别为318μm和1.97 mm。周围抑制限制在峰值输出减少26%。C–E类，兴奋性输入的接收场映射，使用60×60μm闪烁方形刺激，黑点表示躯体位置。在C类，将记录细胞的树突重建并覆盖在感受野图上。角度箭头（左）表示记录和成像之间视网膜准确方向的不确定性。E类，刺激电导测量响应有角度的闪烁条刺激（由白色虚线条表示）环绕射频图并与指示的刺激角度相对应。F类，底部，平均峰值激励电导（黑色，n个=9）和峰值计数（红色，n个=37）与刺激角度，0°对应最大反应。背景中显示的单个峰值调谐曲线未标准化为0°。顶部，单个尖峰调谐曲线的首选刺激角（红色），通过对数据进行高斯拟合的峰值获得。单独细胞群中树突状树枝的主导方向以黑色显示，并使用ImageJ中的方向性算法获得。G公司，明亮和黑暗闪光期间记录的抑制电导与兴奋性输入类似。射频图上的每个像素为60×60μm。
图3。
图3。
电导测量允许分离抑制、AMPA/kainate介导和NMDA介导的输入。A–C，来自单个细胞的数据，用于600μm直径的闪光点刺激。D–F型，平均数据(n个= 49–91).A类,D类，PA中的感应电流1/3电池在从−103到+17 mV的一系列电压阶跃期间。B类,E类，结果I–V型中指定时间点的关系A类和D类在黑暗（左）和明亮（右）灯闪烁时。实线表示组件适合线性兴奋性（AMPA/红藻氨酸，绿色）、线性抑制性（红色）和NMDA介导的（蓝色）电流。黑线是总拟合，它是三个分量的总和。C类,F类，根据I–V型AMPA/红藻氨酸受体介导的兴奋（顶部）、NMDA受体介导的兴奋（中间）和抑制（底部）的光刺激期间每10ms测量的曲线。显示了中平均轨迹的刺激直径范围F类.
图4。
图4。
兴奋性输入是由ON通路驱动的，而抑制性输入同时使用ON和OFF通路。A–D，电导轨迹(A类,B类)对应于面积响应曲线中开放符号所示的刺激直径(C类,D类). 数据点是在电导轨迹中指定的时间点采集的。令人兴奋的(A类,C类)和抑制(B类,D类)mGluR6激动剂存在时的电导我-AP4对闪光点刺激的响应(n个= 19).E类,I–V型AMPA/红藻氨酸受体拮抗剂GYKI-53655和NMDA受体拮抗剂存在时，直径600μm的亮点引起的兴奋性电流曲线d日-AP5（AP5）(n个= 5).F类，提议的电路概述了PA的抑制和兴奋输入1/3细胞。BP，双极；AC，无长突细胞*第页<0.05，学生的t吨测试。
图5。
图5。
串行GABA能量反馈抑制调节PA的时间和空间感受野特性1/3细胞。A–C，兴奋电导轨迹（顶部）对应于区域响应曲线中开放符号所示的刺激直径（底部）。数据点是在电导轨迹中指定的时间点采集的。电压门控钠通道拮抗剂TTX存在时的兴奋电导(A类;n个=5–7），GABAC类受体拮抗剂TPMPA(B类，橙色；n个=7），GABAA类受体拮抗剂SR-95531(C类，红色；n个=16）和GABAA类和GABAC类受体拮抗剂合用(B类，蓝色；n个=6）。高斯拟合差的空间常数（实线）如面积响应曲线所示。在C类，显著性标记（星号）是指在光照开始后120ms的延迟时间点进行的面积反应测量（三角形）。C类插图（顶部），SR和TPMPA应用电导变化时间过程的比较。D类，SR存在时的尖峰速率与对照（顶部；n个=5）和尖峰速率与兴奋性电导的关系，两者都存在SR（底部）。E类，50%衰变时间的测量(T型一半)用于不同的药物应用。F类，可以解释双极电池端子上拟议串行反馈抑制的最小电路。注意AC2是一个宽视野的无长突细胞。BP，双极；AC，无长突细胞*第页<0.05，学生的t吨测试。
图6。
图6。
GABA能量反馈抑制可以在不使用动作电位的情况下进行局部操作。A类,B类，SR+TPMPA存在下直径为100、300和600μm的刺激点的兴奋电导(A类)和TTX(B类).C类，兴奋性电荷转移的感受野图(V（V）持有=−73mV），在控制条件下（左）和GABA能量封锁下（右）。D类对于每个细胞，选择并平均来自刺激位置的EPSC，这些EPSC传递的电荷大于所有刺激位置的平均电荷转移。中单元格的选定位置C类由小黑点表示(n个=9个细胞的203个刺激位置）。E类，所选刺激位置的控制电荷转移与SR+TPMPA的百分比差异(n个= 9). *第页<0.05，学生的t吨测试。
图7。
图7。
GABA能和甘氨酸OFF抑制输入。A–D，抑制电导（顶部）显示了SR应用期间区域响应曲线（底部）中开放符号指示的刺激直径(A类,C类，红色；n个=16），士的宁(B类,C类，灰色；n个=12），SR和TPMPA(D类，蓝色；n个=5–7），以及SR、TPMPA和士的宁(D类，绿色；n个= 5–7). 数据点是在电导轨迹中指定的时间点采集的。A类，插图，SR和士的宁存在时的兴奋电导（粉红色；n个=6）响应直径为600μm的刺激点。用面积响应曲线的高斯拟合差估计抑制输入的空间范围（空间常数λ）。C类，SR（顶部）和士的宁（底部）应用在延迟时间点的面积响应曲线，即在SR具有最大影响的暗点出现后180毫秒（该时间点由A类和B类).E类，提出了可以解释GABA能和甘氨酸能拮抗剂对OFF抑制电导的影响的最小电路图。红色虚线表示介导甘氨酸能输入的环绕抑制的替代可能性。BP，双极；AC，无长突细胞*第页<0.05，学生的t吨测试。
图8。
图8。
GABA能抑制控制ON甘氨酸能输入的空间范围。A类,B类，ON在士的宁存在下的抑制电导(A类;n个=12）和SR+TPMPA(B类;n个= 6). 药物产生最大效果的时间点用于面积反应曲线。在A类，它对应于峰值电导（起光后100 ms），而在B类它对应于稍微延迟的时间点（发光后160ms）。C类，建议的最小电路图。红色虚线表示调节甘氨酸能输入的周围抑制的其他可能性。BP，双极；AC，无长突细胞*第页<0.05，学生的t吨测试。
图9。
图9。
OFF抑制和强直ON激发有助于对比度的准线性总和。使用反差光栅探测输入和的线性度。A类，不同相位（光栅位置相对于体细胞；n个= 8). 光栅以“首选”方向定向，平行于视觉条纹。B类，在控制条件和抑制封锁（10μ米SR+1μ米士的宁；粉红色；n个= 6).C类，在正对比刺激和负对比刺激期间的积分兴奋电导（包括7个直径为2 mm的刺激；n个= 58–72). 负对比度引起的兴奋电导降低是正对比度引起兴奋电导增加的35.9%（红色拟合线）。彩色环表示刺激点的大小（100–2000μm）。D类傅里叶分析正弦波、反差光栅产生的电压响应，相位设置为零点（0°）。对比度反转是以0.5Hz调制的正弦波。阻断抑制（粉红色）在1Hz时振幅显著增加(第页= 0.02,n个= 8). 插图，单个电池的电压响应样本。E类，PSTH响应于在空间频率范围内的优选（平行于视觉条纹，黑色）和零（垂直于视觉条纹（红色）方向上，波腹集中在体细胞上（相位，90°）的对比度反转光栅(n个= 9).F类积分比（∑PSTH一半 周期/PSTH整体 周期)零位和择优取向光栅的空间频率(n个= 25). 开放圆是首选光栅和零位光栅之间的相减，并用高斯函数拟合*第页<0.05，学生的t吨测试。
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    1. Ariel M，道西北。定向敏感兔视网膜神经节细胞的药理学分析。生理学杂志。1982;324:161–185. doi:10.1113/jphysiol.1982.sp014105。-DOI程序-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Asari H，Meister M.视网膜双极细胞的投射场及其通过视觉环境的调节。神经元。2014;81:641–652. doi:10.1016/j.neuron.2013.111.029。-DOI程序-公共医学
    1. Babai N、Thoreson WB。水平细胞反馈调节蝾螈和小鼠视网膜中杆状光感受器的钙电流和细胞内钙水平。生理学杂志。2009;587:2353–2364. doi:10.1113/jphysiol.2009.169656。-DOI程序-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Baccus SA、Olveczky BP、Manu M、Meister M。计算物体运动的视网膜电路。神经科学杂志。2008;28:6807–6817. doi:10.1523/JNEUROSCI.4206-07.2008。-DOI程序-项目管理咨询公司-公共医学

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