2023年10月25日，来自北京大学罗冬根研究组在学术期刊《自然》发表了标题为“A single photoreceptor splits perception and entrainment by cotransmission.”的研究成果，发现新的视觉信号传递模式一个细胞释放两种递质，单个感光器通过共传递将感知和夹带分开。
研究人员表示，视觉既能实现由基于对比度的途径驱动的图像形成感知，也能实现由基于辐照度的途径驱动的无意识非图像形成的昼夜节律光抑制。虽然每种视觉任务都有两种不同的光感受器群，但在不同物种中，图像形成光感受器还能对昼夜节律钟的光抑制做出贡献。然而，图像形成光感受器通路如何在功能上实现昼夜节律光抑制所需的辐照度信号与图像感知所需的对比度信号的分离尚不清楚。
罗冬根团队应用国际领先的果蝇大脑神经元的单电极及多电极膜片钳电生理记录技术揭秘了复眼调节生物节律的神经机制。发现果蝇复眼的一种感光细胞同时释放组胺和乙酰胆碱作为神经递质，其中组胺介导精细的运动视觉，而乙酰胆碱则通过作用于该团队新发现的“巨无霸”伞形神经元（按其形态特征命名为AMA神经元) 来调节昼夜节律。每个AMA神经元的树突像巨伞一样延伸覆盖了整个视觉脑区，且不同AMA间通过突触连接在一起，从而整合大视野光亮度信息。这些是实现非图像视觉功能所需的理想特性。进而，组胺和乙酰胆碱间还存在相互调控。这些重要的发现提示，果蝇视觉信号的分离源于视觉信号发生的最初阶段（光感受细胞以一个细胞释放两种递质），是一种新的视觉信号传递模式。
R8感光细胞分离图像和非图像视觉的神经机制
研究人员报告了果蝇R8感光器通过共同传递组胺和乙酰胆碱这两种神经递质来分离图像形成信号和辐照度信号。这种分离通过表达组胺受体的单柱视网膜异位神经元和表达乙酰胆碱受体的多柱整合神经元在突触后进一步确立。在光-暗周期的光照阶段，R8光感受器的乙酰胆碱传递是通过共传递组胺的自分泌负反馈来维持的。在行为层面上，组胺和乙酰胆碱传递的消失会分别损害R8驱动的运动检测和昼夜节律光抑制。因此，早在第一个视觉突触出现时，单一类型的光感受器就能实现视觉感知和昼夜节律光抑制的二分，这揭示了一种简单而强大的机制，可将不同的感官特征分离并转化为不同的动物行为。
文章来源：
Xiao, Na, Xu, Shuang, Li, Ze-Kai, Tang et al,A single photoreceptor splits perception and entrainment by cotransmission. DOI: 10.1038/s41586-023-06681-6. Nature：最新IF：69.504
