Một nhóm từ Viện Sinh học Thần kinh Max Planck, Đại học California Berkeley và Đại học Harvard đã tạo ra một danh mục phân tử mô tả các loại tế bào thần kinh khác nhau. Bằng cách này, các loại RGC riêng lẻ có thể được nghiên cứu một cách có hệ thống và liên kết với một kết nối, chức năng và phản ứng hành vi cụ thể.
Khi cá ngựa vằn nhìn thấy ánh sáng, chúng thường bơi về phía đó. Tương tự với con mồi, mặc dù các tín hiệu hoàn toàn khác nhau. Mặt khác, một kẻ săn mồi sẽ thúc đẩy con cá chạy trốn. Điều đó tốt, bởi vì sự trộn lẫn sẽ gây ra hậu quả chết người. Nhưng làm thế nào để não bộ phản ứng với một kích thích thị giác với hành vi thích hợp?
Tín hiệu quang học được tạo ra bởi các photon bắn phá võng mạc của mắt. Các tế bào thần kinh trong võng mạc thu thập và xử lý những hiển thị này. Trong khi làm như vậy, võng mạc tập trung vào các chi tiết quan trọng: Có độ tương phản hoặc màu sắc không? Có những vật thể nhỏ hay lớn? Có gì đó đang chuyển động không? Khi những chi tiết này được lọc ra, các tế bào hạch võng mạc (RGC) sẽ gửi chúng đến não, nơi chúng được chuyển thành một hành vi cụ thể.
Là kết nối duy nhất giữa võng mạc và não, RGC đóng vai trò trung tâm trong hệ thống thị giác. Chúng ta đã biết rằng các loại RGC cụ thể gửi các chi tiết khác nhau đến các vùng khác nhau của não. Tuy nhiên, người ta vẫn chưa rõ các loại RGC khác nhau như thế nào ở cấp độ phân tử, chức năng tương ứng của chúng là gì và chúng giúp điều chỉnh hành vi phụ thuộc vào ngữ cảnh như thế nào.
Để bắt đầu giải câu đố này, một nhóm do Yvonne Kölsch dẫn đầu từ phòng thí nghiệm của Herwig Baier đã phân tích sự đa dạng di truyền của RGCs. Cộng tác với các nhóm của Joshua Sanes (Đại học Harvard) và Karthik Shekhar (UC Berkeley), họ đã xác định các transcriptomes, tức là, các mẫu của tất cả các gen hoạt động, trong RGC và do đó gán cho mỗi tế bào dấu vân tay phân tử duy nhất của riêng nó. Một phân tích tính toán của tập dữ liệu quy mô lớn bao gồm> 30.000 RGC đã xác định được ít nhất 32 loại RGC khác nhau dựa trên những điểm tương đồng.
(adv)
Các gen cụ thể của loại tế bào
Trong danh mục mới về các loại tế bào thần kinh, các nhà khoa học đã tìm thấy các gen chỉ hoạt động trong một số loại RGC nhất định. Với sự trợ giúp của các gen này và chỉnh sửa bộ gen có mục tiêu, họ đã có được quyền truy cập di truyền vào các loại RGC đã chọn - điều kiện tiên quyết để nghiên cứu cấu trúc và chức năng của chúng.
Ở cá ngựa vằn gần như trong suốt, do đó có thể ghi nhãn huỳnh quang các loại RGC và ghi lại vùng não nào kết thúc các hình chiếu trục của chúng. Cũng có thể xác định loại RGC thích chi tiết hình ảnh nào hơn. Để làm được điều này, các nhà nghiên cứu đã cho ấu trùng cá xem các kích thích thị giác khác nhau và điều tra xem chúng kích hoạt một loại tế bào cụ thể nào. Ví dụ, một loại RGC phản ứng với ánh sáng, nhưng không phản ứng với sự mô phỏng của một kẻ săn mồi đang tấn công.
Nó có ý nghĩa gì đối với hành vi của cá nếu loại tế bào này không còn hoạt động? Thông thường, ấu trùng cá thích môi trường sáng sủa, trong đó chúng có thể nhận biết được môi trường xung quanh và dễ dàng tìm kiếm thức ăn. Khi các nhà khoa học vô hiệu hóa loại tế bào đo điều kiện ánh sáng nói trên, cá mất khả năng điều hướng đến môi trường thuận lợi - một dấu hiệu rõ ràng cho thấy loại RGC đặc biệt quan trọng đối với việc tiếp cận ánh sáng.
Gen chuyên biệt cao
Phân tích liên kết loại RGC được mô tả phân tử với cấu trúc, chức năng và phản ứng hành vi cụ thể. Nó cũng cho thấy các loại RGC cá nhân chuyên biệt như thế nào - từ các vùng não mà chúng tiếp xúc đến vai trò của chúng trong hành vi. Phát hiện này ủng hộ lý thuyết cho rằng các mạch tế bào thần kinh chuyên biệt cao là bí quyết của não để chuyển các kích thích thị giác đa dạng thành hành vi thích hợp.
Trong tương lai, danh mục phân tử sẽ cho phép điều tra một cách có hệ thống các loại RGC khác. Do đó, nghiên cứu này đưa chúng ta một bước tiến quyết định trong việc hiểu biết toàn diện về kiến trúc chức năng của hệ thống trực quan.
Nguồn : Max-Planck-Gesellschaft
