本报讯(记者张楠)近日,国际期刊《神经元》发表了一项重要研究,题为《斑马鱼发育期视网膜兴奋性突触功能的长时程增强》。该研究由中科院上海生科院神经科学研究所的杜久林小组完成,首次揭示了视网膜突触在发育过程中具备长时程增强(long-term potentiation, LTP)的能力。
LTP被认为是动物学习、记忆及发育过程中神经环路修饰的重要突触机制。尽管已有研究表明,视觉经验和神经活动对视网膜神经环路的形成至关重要,但LTP在视网膜中的存在性一直未被明确。
该研究主要由博士生魏宏平等在研究员杜久林的指导下进行,采用斑马鱼作为模式动物,结合在体全细胞电生理和双光子成像技术,探讨发育期视网膜中LTP的存在。
研究发现,在出生后3至6天的斑马鱼中,高频电脉冲刺激能够在视网膜双极细胞与神经节细胞之间的兴奋性突触上诱导LTP,而在出生15至20天的动物中则无法诱导。这一LTP的诱导依赖于突触后N-甲基-D-天冬氨酸受体的激活。
此外,LTP的表达涉及突触前的变化,包括双极细胞轴突末端钙反应的长时程增加、微小兴奋性突触后电流频率的提升,以及突触后电流的配对脉冲比率和变异系数的降低等。
药理实验表明,这些突触前的变化主要由突触逆向信号分子花生四烯酸介导。进一步的功能实验显示,重复的光刺激也能在同一级突触上诱导LTP,并且电刺激与不同模式的光刺激诱导的LTP均能有效增强神经节细胞的光反应。
该研究首次明确了LTP在发育期视网膜中的存在,为视觉经验引起的视觉神经环路修饰和发育提供了新的突触机制。