Science - 校准生物钟的感光细胞如何编码环境光？

哺乳动物视网膜存在一类专门感应环境光照强度的神经细胞-内在光敏感视网膜神经节细胞（intrinsically photosensitive retinal ganglion cells (ipRGCs)），这种细胞感受光依赖一种叫做黑视蛋白（melanopsin）的感光GPCR受体。ipRGCs细胞具有 “校准” 生物钟等重要功能，但是由于数量稀少，人们尚未在灵长类动物深入研究其感光机制(1–3)。

ipRGCs细胞示意图(4)

为此，哈佛大学医学院 Michael Tri Hoang Do等研究人员在离体的猴子视网膜用活细胞免疫组化的方法标记了表达melanopsin的ipRGCs细胞，并通过膜片钳等技术研究了ipRGCs细胞高动态范围（超过5个数量级）感光的机制。研究人员发现ipRGCs细胞通过光刺激后长时间（数分钟）持续激活、多基线状态（光吸收谱不同）以及细胞间高感光异质性等方式模糊了视野细节强化了感光动态范围(3)。

ipRGCs细胞通过持续激活(A)、多基态(B)以及细胞间感光异质性(C)等途径提高感光动态范围(3)

该项工作2023年1月27日发表在Science；研究人员表示该项研究可以帮助更好的设计人工光来促进健康(3)。

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这也是一个很好的“仿生”对象，用来提高感光元件的动态范围。

另外，大脑如何整合ipRGCs细胞以及常规视杆、视锥细胞信号“合成”出高动态范围的图像也是很有趣的问题。

参考文献：

1. J. W. Mouland, A. R. Stinchcombe, D. B. Forger, T. M. Brown, R. J. Lucas, Responses to Spatial Contrast in the Mouse Suprachiasmatic Nuclei. Curr. Biol. 27, 1633-1640.e3 (2017).

2. M. T. H. Do, Melanopsin and the Intrinsically Photosensitive Retinal Ganglion Cells: Biophysics to Behavior. Neuron.104, 205–226 (2019).

3. A. Liu et al., Encoding of environmental illumination by primate melanopsin neurons. Science (80-. ).379, 376–381 (2023).

4. Intrinsically photosensitive retinal ganglion cell - Wikipedia, (available at https://en.wikipedia.org/wiki/Intrinsically_photosensitive_retinal_ganglion_cell).

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade2024