2024年2月16日，《PLOSBIOLOGY》在線發(fā)表了題為《Defining morphologically and genetically distinct GABAergic/cholinergic amacrine cell subtypes in the vertebrate retina》的研究論文。該研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心（神經科學研究所）何杰研究組完成。該研究在斑馬魚視網膜中發(fā)現(xiàn)了兩群參與視覺方向選擇性的GABA能/膽堿能無長突神經元亞型。

在脊椎動物中，方向選擇性起源于視網膜星形無長突細胞（Starburst amacrine cells, SACs）與方向選擇性視網膜神經節(jié)細胞（direction-selective retinal ganglion cells, dsRGC）構成的神經環(huán)路。小鼠SAC的研究發(fā)現(xiàn)，它是一類GABA能/膽堿能雙神經遞質無長突細胞，特異表達Sox2。但至今關于其他脊椎動物視網膜GABA能/膽堿能雙神經遞質無長突細胞的類型多樣性仍然知之甚少。

有趣的是，該研究發(fā)現(xiàn)，不同于小鼠視網膜，斑馬魚視網膜具有兩類GABA能/膽堿能雙神經遞質的無長突亞型，分別被sox2和bhlhe22標記。其中sox2+ 型較類似于小鼠視網膜SACs，而bhlhe22+ 型則標記了一類全新的GABA能/膽堿能雙神經遞質無長突細胞。

Bhlhe22+ 無長突細胞亞型呈現(xiàn)獨特的結構特性。它雖然擁有ON和OFF亞型，皆為正置（胞體位于視網膜內核層）的無長突細胞。這與ON和OFF sox2+ 無長突細胞分別為倒置（胞體位于視神經節(jié)細胞層）和正置的解剖學特征具有明顯差異。還有，與sox2+ 型不同，bhlhe22+ 型樹突幾乎沒有二級分支，且投射面積顯著大于sox2+ 型。對兩類無長突細胞命運決定機制的研究發(fā)現(xiàn)，必須同時敲低基因bhlhe22和bhlhe23，才能夠完全去除bhlhe22+ 型；而敲低sox2單個基因，即能完全去除sox2+ 型。雙光子在體鈣成像和視動反應行為學進一步發(fā)現(xiàn)：兩類無長突細胞具備方向選擇性特征。有趣的是，這兩類無長突細胞亞型對不同大小物體的反應能力上呈現(xiàn)出不同特征。該研究為探索脊椎動物視網膜方向選擇性的細胞基礎及其進化過程提供了新的認識。

中國科學院腦智卓越中心何杰研究員為該論文通訊作者，論文由腦智卓越中心博士生李艷完成。腦智卓越中心博士生喻曙光、實驗師賈新玲和仇小瑩對該研究做出了貢獻。中國科學院智卓越中心分子細胞技術平臺予以本項目有力支持。該研究獲得了科技部國家重點研發(fā)計劃、科技部2030重大項目、國家自然科學基金委員會面上項目、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項和上海市科技重大專項的資助。

圖示：A,C為斑馬魚視網膜sox2+ 型和bhlhe22+ 型GABA能/膽堿能雙神經遞質無長突細胞形態(tài)學和解剖學特征示意圖。B,D為小鼠視網膜星形無長突細胞（SAC）的形態(tài)學和解剖學特征示意圖。