澎湃新聞從北大獲悉，北大生命科學學院、麥戈文腦研究所、定量生物學中心、生命科學聯合中心羅冬根研究員團隊發現“一細胞，兩遞質，兩視覺功能”的神經機制。

10月25日，該團隊的研究成果以“A single photoreceptor splits perception and entrainment by cotransmission”為題，在《自然》發表。該項工作不僅促進了領域內對視覺形成和生物節律的理解，也為“一細胞，兩遞質”研究提供了新的范式和思路。

研究團隊介紹，神經細胞經特殊的連接點——突觸聯接起來所組成的神經環路，是神經系統（腦）的基本功能單元，其細胞間信號的傳遞通過釋放某種化學物質（神經遞質）來實現。不同的神經細胞釋放不同的遞質，從而行使不同的功能。

視覺最重要的功能是分辨圖像（圖像視覺），而另一些功能（非圖像視覺）也起著重要輔助作用，如對晝夜節律的調節等。

研究者們很早就認識到，視覺系統這兩種功能分別通過兩類感光細胞來實現：一類解析局部反差，一類解析整體光亮度；同時近年的研究表明，產生局部反差的感光細胞也能傳遞整體光亮度，但其神經機制尚不清楚。

羅冬根團隊的論文報道了在果蠅中局部反差和整體亮度信號可通過同一感光細胞同時釋放兩種遞質來產生。

研究中，羅冬根團隊應用國際領先的果蠅大腦神經元的單電極及多電極膜片鉗電生理記錄技術揭秘了復眼調節生物節律的神經機制，發現果蠅復眼的一種感光細胞同時釋放組胺和乙酰膽堿作為神經遞質，其中組胺介導精細的運動視覺，而乙酰膽堿則通過作用于該團隊新發現的傘形神經元（AMA神經元)來調節晝夜節律。每個AMA神經元的樹突像巨傘一樣延伸覆蓋了整個視覺腦區，且不同AMA間通過突觸連接在一起，從而整合大視野光亮度信息。

這種特性對于非圖像視覺功能的實現很理想，而組胺和乙酰膽堿間還存在相互調控。這些重要發現提示，果蠅視覺信號的分離源于視覺信號發生的最初階段（光感受細胞以一個細胞釋放兩種遞質），是一種新的視覺信號傳遞模式（見下圖）。

R8感光細胞分離圖像和非圖像視覺的神經機制。圖片來自論文

研究團隊表示，該工作揭示了在某遞質（如果蠅的組胺）無相反電信號受體的條件下，感光細胞高效分離視覺信號的策略，極大促進了領域內對視覺形成和生物節律的理解。另外，哺乳動物很多腦區也有“一細胞，兩遞質”現象，但其生理功能還鮮為人知，故該工作還為“一細胞，兩遞質”的研究提供了新的范式和思路。