30,000超の網膜神経節細胞(RGC)データから32以上のタイプを特定

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30,000超の網膜神経節細胞(RGC)データから32以上のタイプを特定

マックスプランク神経生物学研究所が30,000を超えるRGCを含む大規模データを分析し、類似性に基づき32以上の異なるRGCタイプを特定しました。

RGCタイプを体系的に分ける事が出来れば、特定の接続、機能、行動応答に関連付けることができます。

Retinal ganglion cells (RGCs) are the bottleneck through which all visual impressions flow from the retina to the brain. A team from the Max Planck Institute of Neurobiology, University of California Berkeley and Harvard University created a molecular catalog that describes the different types of these neurons. In this way, individual RGC types could be systematically studied and linked to a specific connection, function and behavioral response.

参照元:https://www.mpg.de/16193543/1218-psy-tracing-the-many-paths-of-vision-155111-x
– マックスプランク神経生物学研究所 Max-Planck-Gesellschaft. DECEMBER 23, 2020 –

網膜神経節細胞(RGC)は、すべての視覚的印象が網膜から脳に流れるボトルネックです。

マックスプランク神経生物学研究所、カリフォルニア大学バークレー校、ハーバード大学のチームが、これらのニューロンのさまざまなタイプを説明する分子カタログを作成しました。

このようにして、個々のRGCタイプを体系的に調査し、特定の接続、機能、および行動応答に関連付けることができます。

ゼブラフィッシュが光を見るとき、彼らはしばしばそれに向かって泳ぎます。信号は完全に異なりますが、獲物と同じです。

一方、捕食者は魚に逃げるよう促します。

取り違えは致命的な結果をもたらすので、それは良いことです。

しかし、脳はどのようにして視覚刺激に適切な行動で反応するのでしょうか?

光信号は、目の網膜に衝突する光子によって生成されます。網膜のニューロンは、これらの印象を収集して処理します。

そうしている間、網膜は重要な詳細に焦点を合わせます。

コントラストまたは色はありますか?
小さいものや大きいものはありますか?
何か動いていますか?

これらの詳細が除外されると、網膜神経節細胞(RGC)がそれらを脳に送り、そこで特定の行動に変換されます。

網膜と脳の間の唯一の接続として、RGCは視覚系の中心的な役割を果たします。

特定のRGCタイプが、脳のさまざまな領域にさまざまな詳細を送信することはすでに知っていました。

ただし、RGCタイプが分子レベルでどのように異なるか、それぞれの機能は何か、コンテキスト依存の動作を調整するのにどのように役立つかは不明です。

このパズルの解決を開始するために、Herwig Baierの研究室のYvonneKölschが率いるチームが、RGCの遺伝的多様性を分析しました。

Joshua Sanes(ハーバード大学)とKarthik Shekhar(UC Berkeley)のグループと協力して、RGCのトランスクリプトーム、つまりすべてのアクティブな遺伝子のパターンを決定し、それによって各セルに独自の分子フィンガープリントを割り当てました。

30,000を超えるRGCを含む大規模データセットの計算分析により、類似性に基づいて少なくとも32の異なるRGCタイプが特定されました。

神経細胞タイプのこの新しいカタログで、科学者は特定のRGCタイプでのみアクティブな遺伝子を発見しました。

これらの遺伝子と標的ゲノム編集の助けを借りて、彼らは選択されたRGCタイプへの遺伝的アクセスを得ました-それらの構造と機能を研究するための前提条件。

したがって、ほぼ透明なゼブラフィッシュでは、RGCタイプを蛍光標識し、どの脳領域で軸索突起が終了するかを記録することができました。

RGCタイプがどの視覚的詳細を好むかを決定することも可能でした。

これを行うために、研究者たちは魚の幼生にさまざまな視覚刺激を示し、それらのどれが特定の細胞タイプを活性化するかを調査しました。

たとえば、あるRGCタイプは光に反応しましたが、攻撃する捕食者のシミュレーションには反応しませんでした。

この細胞型が機能しなくなった場合、魚の行動はどういう意味ですか?

通常、魚の幼生は周囲を知覚し、簡単に餌を見つけることができる明るい環境を好みます。

科学者が上記の細胞タイプの測定光条件を無効にすると、魚は好ましい環境に移動する能力を失いました。

これは、RGCタイプが光に近づくために特に重要であることを明確に示しています。

分析は、分子的に記述されたRGCタイプを特定の構造、機能、および行動応答に関連付けます。

また、接触する脳の領域から行動における役割まで、個々のRGCタイプがどのように特殊化されているかも示しています。

この発見は、高度に専門化された神経回路が、多様な視覚刺激を適切な行動に変換するための脳の秘密であるという理論を支持しています。

将来的には、分子カタログにより、他のRGCタイプを体系的に調査できるようになります。

したがって、この研究は、視覚系の機能的アーキテクチャの包括的な理解を得るための決定的な一歩を踏み出しました。

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