耶鲁大学医学院（YSM）的一项新研究表明，眼睛处理视觉信息的方式远比科学家们之前认为的更为紧密。研究结果质疑了关于视觉信号如何通过视网膜传递的长期观点，并可能有助于解释我们如何检测微弱的物体或在低光照条件下进行视觉。我们的视觉系统迅速分析场景的多个不同特征，包括颜色、对比度、运动和形状。这一过程被称为并行视觉处理，使大脑几乎能瞬间解释复杂的图像，利用不同类型的信息沿着独立的通路传递。研究人员长期以来一直认为这些通路在视网膜中移动视觉信号并进入大脑时保持较为独立。然而，新发表在《Neuron》上的研究发现，这些通道通过隐藏的电连接紧密相连。根据研究团队的说法，这种协作可能在视觉信号深入视觉系统之前增强微弱的视觉信号。YSM眼科和视觉科学系的博士后研究员、研究首作者薛尧博士表示：“我们发现，虽然不同的通道可以传递自己的特征，但它们也是通过基础电路相互连接的。”双极细胞形成意想不到的通信网络视觉开始于视网膜中的杆细胞和锥细胞对光的检测。这些专门的细胞将信息传递给称为双极细胞的神经元。在这一阶段，视觉信息被排序到十多个处理特征（如白天、夜间视觉、颜色、对比度和形状）的并行通道中。当研究人员仔细检查突触——双极细胞之间沟通的小接点时，他们发现了一些意想不到的东西。所谓的独立通道并没有保持孤立，而是彼此共享信息。神经元通过两种主要类型的突触进行交流：化学突触和电突触。化学突触利用神经递质在细胞之间传递信息，而电突触（也称为间隙连接）通过直接电流传递信号。双极细胞通常被认为主要依赖于化学通信。新的研究发现，在小鼠和人类的视网膜中，大多数这些独立信息通道是通过电突触连接的。当研究小组对单个双极细胞进行电刺激时，反应远远超出了那条通路。他们观察到神经递质的释放并没有局限于一个通道，而是观察到广泛的云状活动模式，揭示了不同类型双极细胞之间的广泛沟通。Z. Jimmy Zhou博士、眼科和视觉科学的Marvin L. Sears教授及主要研究者表示：“当我们刺激一个双极细胞时，许多双极细胞释放了神经递质。”研究人员还鉴定出一种称为BC6的双极细胞类型，似乎在协调这一网络中发挥了主导作用。来自BC6的信号以有序的层次模式在多个视觉通道中传播。“人们曾认为不同类型的双极细胞或多或少是自主的，”Zhou说。“但我们发现，在这些细胞类型中存在一种驱动者，构建了具有层次结构的这个网络。”科学家们表示，这种专门通道和电通信的结合为视网膜提供了两者的最佳选择。独立通道可以专注于特定视觉特征，而它们的连接可以在信号特别微弱时实现信息的共享。“如果信号已经非常微弱，并且分散到几个通道中，那么每个通道剩下的可处理信息就不多了，”YSM眼科和视觉科学系的研究科学家Seunghoon Lee博士及该研究的共同通讯作者说。“这种整合在检测低对比度信号或非常小物体的信号时特别有用。”“而且这些细胞并不是以随机的方式进行合作，”薛补充道。“在它们之中，有一个指挥官——BC6，带领它们将信号传递给下游目标。”在完整视网膜中记录信号为了绘制这些通信网络，团队结合了多种实验技术。他们利用先进的成像技术监测双极细胞是如何释放和响应神经递质的，同时刺激单个细胞并记录邻近细胞的反应。由于双极细胞位于视网膜的深处，研究其历来困难。早期的实验通常需要将视网膜切割成薄片以到达它们，这一过程可能会破坏研究人员希望检查的自然电路。为了这项研究，耶鲁团队成功地在完好无损的小鼠视网膜上使用双钳技术。通过电极，他们刺激特定双极细胞类型，同时记录邻近细胞的反应。“世界上没有其他实验室能够...