2021年4月2日，《CurrentBiology》線上發表了題為《暫態撤光型α視網膜神經節細胞介導逼近視覺刺激觸發的本能防禦反應
》的研究論文，該研究由中國科學院腦科學與智慧科技卓越創新中心（神經科學研究所）、上海腦科學與類腦研究中心張翼鳳研究組歷經八年攻關完成。該研究通過篩選暫態撤光型α視網膜神經節細胞的分子標誌物並構建能够標記及操控該細胞的轉基因小鼠，發現此類細胞可以編碼逼近視覺刺激的大小，並且介導了逼近視覺刺激觸發的小鼠本能防禦反應。此研究首次找到了標記暫態撤光型α視網膜神經節細胞的分子標誌物，並證明此類神經元構成了視網膜中的一條警報專線，通過皮層下通路快速引起小鼠的防禦反應。
大腦的視覺系統使我們感知到外部的視覺環境。同時，視覺系統還具有其他更加保守的功能，例如感受晝夜節律，調控情緒，以及介導一些本能行為等。視覺系統提供這些功能使用的資訊編碼策略和傳統視覺感知中的編碼策略有所區別嗎？組合編碼是傳統視覺感知的編碼方式，可以為大腦提供清晰而完整的影像。但是這種管道具有反應時間慢，處理資訊冗餘等缺點。視覺系統中是否具有另外一種快速編碼的管道，是否通過一條警報專線將特定關鍵資訊快速轉遞給大腦並觸發行為，是十分重要的科學問題。
為了研究該問題，研究團隊選取了逼近視覺刺激引發小鼠逃跑或僵直行為的範式。他們猜想，在小鼠快速逃離捕食者的行為中，存在一條警報專線將危險資訊傳送到大腦，之後引起快速的防禦行為。如何找到這條警報專線是該研究的難點。研究人員從小鼠的視網膜入手，他們認為，在小鼠的眼睛裏一定有這條專線的開始端，如果找到這個開始端，那後面的通路就會如抽絲剝繭般一步步被找到。
該團隊認為，小鼠視網膜中一類非常保守的神經節細胞可能是這一警報專線的開端。此類α視網膜神經節細胞，從一開始就被發現具有與眾不同的特性。此類細胞具有巨大的胞體和寬廣的樹突叢，使它們像雷達天線一樣可以大面積地蒐索視野中的資訊。同時，它們通過粗壯的軸突將電信號傳送到大腦。這些如電纜般能够以最快速度傳遞訊號的軸突使得它們成為了這條警報專線的首選。但是，多年來對此類炙手可熱的藝員細胞的研究卻相當緩慢，因為研究人員雖然可以看到此類細胞，聽到它們傳來的訊號，但是始終無法在數以萬計的視網膜神經節細胞中將它們全部挑出來，無法在沒有其他細胞干擾的情况下讓它們按照研究人員的想法做出特定的反應，從而對它們的功能進行精確的探索。
張翼鳳團隊在協同努力下，篩選出了暫態撤光型α細胞的分子標記-Kcnip2基因，首次“捕獲”了此類細胞。他們構建了Kcnip2轉基因小鼠。通過轉基因小鼠，將此類細胞點亮，讓它在眾多的細胞中脫穎而出，更容易被研究人員看到；也可以通過光遺傳學的管道來操控此類細胞，實現對此類野生細胞的“馴服”。
隨後，團隊研究此類細胞是不是報告給大腦有捕食者逼近的警報專線。他們首先靶向記錄了此類細胞的反應，當給予一個類比捕食者迎面撲來的視覺刺激時，此類細胞對這種逼近的視覺刺激有很强的反應。他們進一步發現，此類細胞可以編碼逼近視覺刺激的大小，通過動作電位的頻率報告給大腦：危險正在靠近！僅僅能够記錄到此類細胞向大腦傳輸的秘密訊號還不够，研究人員還要偽造這樣的訊號，通過控制此類細胞的活動，向大腦傳輸假訊號。當他們啟動此類細胞，使其向大腦發出緊急危險信號時，大腦信以為真了，快速控制小鼠做出逃跑或者僵直的防禦行為來保命。研究人員不僅能够啟動此類細胞，還可以讓此類細胞沉默，在看到危險刺激時也發不出警報訊號。再給予小鼠逼近的視覺刺激時，小鼠竟然和沒看到危險一樣，還是閒庭漫步的遊蕩，沒有一點害怕的感覺。
通過精巧的實驗，研究團隊證明了小鼠視網膜的確存在由暫態撤光型α細胞構成的警報專線，可以將危險信號快速地傳遞到大腦，引起動物的防禦行為。研究為大腦的快速資訊編碼提供了環路基礎，而且有助於深入理解大腦編碼外界刺激的管道。生物界的這種資訊傳輸模式也給人類社會帶來了啟示：對於危險的特定刺激，我們不僅需要廣泛的資訊輸入，更需要一條特殊專線進行快速決斷。猶如軍隊首領不能通過每天的新聞獲取敵情，軍隊裏得有在最前線的特殊偵察系統。
該工作由博士生王飛與研究組的李額、德雷和吳啟文在張翼鳳研究員的指導下完成，也得到了研究組其他成員的積極參與，並得到了腦智卓越中心孫衍剛、許曉鴻和徐華泰研究組的大力支持。本研究得到了科技部，上海市的資助。
通過篩選分子標誌物和構建轉基因小鼠，可以標記並操縱暫態撤光型α視網膜神經節細胞（上）。當給予逼近視覺刺激時，此類細胞可以編碼逼近視覺刺激的大小（中）。通過光遺傳學的方法啟動此類細胞，可以引發小鼠逃跑到安全地方的本能防禦行為（左下），而抑制此類細胞的活動時，哪怕給予危險的逼近視覺刺激，小鼠仍然正常的活動（右下）。
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