Nat:感光细胞共传递分离视觉感知和昼夜节律 组胺乙酰胆碱

顾汉现

Nature: 单个感光细胞通过共传递机制分离视觉感知和昼夜节律过程   组胺与乙酰胆碱 组胺乙酰胆碱

领研网

2023/11/27

论文
论文标题：A single photoreceptor splits perception and entrainment by cotransmission
作者：Xiao, Na, Xu, Shuang, Li, Ze-Kai, Tang, Min, Mao, Renbo, Yang, Tian, Ma, Si-Xing, Wang, Peng-Hao, Li, Meng-Tong, Sunilkumar, Ajay, Rouyer, François, Cao, Li-Hui, Luo, Dong-Gen

期刊：Nature
发表时间：2023/10/25
数字识别码：10.1038/s41586-023-06681-6
摘要：Vision enables both image-forming perception, driven by a contrast-based pathway, and unconscious non-image-forming circadian photoentrainment, driven by an irradiance-based pathway1,2. Although two distinct photoreceptor populations are specialized for each visual task3,4,5,6, image-forming photoreceptors can additionally contribute to photoentrainment of the circadian clock in different species7,8,9,10,11,12,13,14,15. However, it is unknown how the image-forming photoreceptor pathway can functionally implement the segregation of irradiance signals required for circadian photoentrainment from contrast signals required for image perception. Here we report that the Drosophila R8 photoreceptor separates image-forming and irradiance signals by co-transmitting two neurotransmitters, histamine and acetylcholine. This segregation is further established postsynaptically by histamine-receptor-expressing unicolumnar retinotopic neurons and acetylcholine-receptor-expressing multicolumnar integration neurons. The acetylcholine transmission from R8 photoreceptors is sustained by an autocrine negative feedback of the cotransmitted histamine during the light phase of light–dark cycles. At the behavioural level, elimination of histamine and acetylcholine transmission impairs R8-driven motion detection and circadian photoentrainment, respectively. Thus, a single type of photoreceptor can achieve the dichotomy of visual perception and circadian photoentrainment as early as the first visual synapses, revealing a simple yet robust mechanism to segregate and translate distinct sensory features into different animal behaviours.

摘要翻译（由计算机程序完成，仅供参考，内容以英文原文为准）：
视觉既能实现由基于对比度的途径驱动的图像形成感知，也能实现由辐照度的途径1，2驱动的无意识非图像形成昼夜节律光夹带。尽管两个不同的光感受器群体专门用于每个视觉任务3，4，5，6，但在不同物种中，图像形成的光感器还可以对昼夜节律时钟的光诱导做出贡献7，8，9，10，11，12，13，14，15。然而，尚不清楚图像形成光感受器途径如何在功能上实现昼夜节律光夹带所需的辐照度信号与图像感知所需的对比度信号的分离。在这里，我们报道了果蝇R8光感受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和辐射信号。这种分离是通过表达组胺受体的单柱视网膜主题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建立的。R8光感受器的乙酰胆碱传递是在明暗周期的光阶段通过共传递组胺的自分泌负反馈维持的。在行为水平上，组胺和乙酰胆碱传递的消除分别损害R8驱动的运动检测和昼夜节律光诱导。因此，一种类型的光感受器早在第一个视觉突触时就可以实现视觉感知和昼夜节律光夹带的二分法，揭示了一种简单而强大的机制，可以将不同的感官特征分离并转化为不同的动物行为。

所属学科：
神经科学
（导读 严冰冰）视觉信息可被用于基于对比度的图像感知过程与基于辐射度的节律光牵引过程。本文报导，通过组胺与乙酰胆碱的共传递，果蝇R8光感受器可分离图像感知信号与辐射度信号。这种分离主要依赖于突触后机制，即表达组胺受体的单柱视网膜拓扑神经元与表达乙酰胆碱受体的多柱整合神经元。在昼夜节律的白天时段，组胺共传递介导形成自分泌负反馈，维持乙酰胆碱传递。剥夺了对组胺或乙酰胆碱的传递可分别损伤R8驱动的运动检测与节律光牵引。因此，依赖最底层的视觉突触与简单有效的分离机制，单一类型的感光细胞可同时拥有双重身份，介导视觉感知与昼夜光牵引。

文章标签
视觉信息
光感受器
昼夜节律
视网膜拓扑神经元
乙酰胆碱受体
多柱整合神经元

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06681-6

https://www.linkresearcher.com/t ... 5-afaa-1a0e53698af2



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