血清素控制视觉信息从眼睛到丘脑的传输

众所周知，人类会根据他们所处的情况以及他们自己的感受和感觉，以不同的方式感知周围的环境。因此，恐惧、兴奋或饥饿等内部状态会影响大脑处理和记录感官信息的方式。

该图显示了丘脑视网膜轴突末端的血清素受体表达。视网膜轴突以绿色显示，突触前末端以蓝色显示，血清素受体以洋红色显示。

贝斯以色列女执事医疗中心、波士顿儿童医院和北京大学的研究人员最近开展了一项研究，调查血清素（一种已知可调节睡眠、情绪、性欲和其他内在状态的神经递质）在视觉处理过程中可能产生的影响信息。他们的研究结果表明，脑干（即哺乳动物大脑的中央主干）中的血清素能神经元控制视觉信息从眼睛到丘脑（大脑的蛋形区域）的传输。

“众所周知，内部状态会影响感官知觉和处理，但这通常被认为发生在皮层或丘脑中，”进行该研究的研究人员之一 Chinfei Chen 告诉 Medical Xpress。“我们之前的一项研究表明，唤醒可以抑制视觉通路早期阶段的某些视觉信息通道——在小鼠视网膜和丘脑之间的连接处，甚至在信息到达大脑之前。这种形式的‘过滤’信息表明一种只处理相关信息的非常有效的方法。”

过去的研究还发现，包括觉醒在内的内部状态是由脑干和皮层以下其他区域的神经调节系统介导的，包括血清素能系统。这本质上是负责通过血清素的传输来调节生理状态的系统。

Chen、她的合作者 Mark Andermann 和他们的同事专门研究了血清素对视觉信息早期处理及其从眼睛到丘脑的传输的影响。为此，他们使用了一种称为双光子钙成像的技术来跟踪清醒小鼠在计算机显示器上查看视觉图像时大脑中单个视网膜轴突的活动 。

在检查小鼠时，研究人员还通过光遗传学刺激进入丘脑的血清素能神经元，增加了丘脑中血清素的释放。光遗传学刺激是一种研究技术，用于使用光来加强一组基因定义的神经元的活动。

“我们选择特别关注血清素，因为我们之前对小鼠脑切片的研究表明，血清素可以通过特定的血清素受体 5HT1b 受体抑制视网膜丘脑突触的神经递质释放，”Chen 解释说。

这组研究人员进行的实验产生了非常有趣的结果。值得注意的是，他们表明血清素可以抑制视网膜轴突中的钙信号和丘脑中谷氨酸的释放。这最终会减少视觉信号从眼睛到丘脑的传输。

当他们更详细地分析他们的结果时，Andermann、Chen 和他们的同事发现某些类别的视网膜轴突往往更容易受到血清素的抑制，其中对光照水平的广泛变化做出反应的类别比对精细视觉做出反应的类别受到的影响更大细节。

研究人员还将他们在实验中观察到的选择性调节与动物或人类高度兴奋时自然发生的选择性调节进行了比较。他们发现，没有伴随血清素释放增加的高觉醒期往往会抑制视网膜轴突传递有关细节的信息，而不是光照水平的变化。

总的来说，这项研究的结果证实，不同的内部状态会影响不同类型的视觉信息的处理。将来，这种见解可以为探索神经调节系统对下游大脑区域以及对动物模型和人类感知的影响的新研究提供信息，这可能会导致有趣的新发现。

“我们现在计划通过考虑处理传入的视网膜信息的皮质和丘脑之间连接的其他成分，继续研究血清素如何改变丘脑向皮质的输出，”Chen 补充道。“此外，我们将探索其他已知神经调节剂对视网膜丘脑连接的影响，包括抑制传递。”