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海尔格科尔布

1.双极细胞、无分泌细胞和神经节细胞在内丛状层相互作用。

双极细胞的轴突末梢将信息从外丛状层(OPL)传递到内丛状层(IPL)的神经泌。在这里，双极细胞与不同种类的功能特化的无分泌细胞和各种神经节细胞的树突进行交流(图1和图2)。神经泌是一个相互连接的轮廓组成的令人困惑的网络，要理解它，必须在电子显微镜和光学显微镜下进行更高的放大研究，并利用形态学高尔基染色获得的知识，以及网络中单个细胞功能的细胞内电生理学。

图3显示了内丛状层的一小部分神经泌。双极性细胞轴突末端(红色轮廓)是囊泡填充的轮廓，包含不规则的长线粒体和神经小管。它们的突触的典型特征是一个小的突触带指向一个楔形，在顶端有两个突触后的轮廓(称为二分体)(图3中的箭头和双极细胞轮廓中的红点，图4a) (Dowling and Boycott, 1966)。无嵴细胞树突也充满囊泡，有圆形的线粒体，有时还有神经丝和神经小管(图3)。无嵴细胞的形态各异，有的呈非常小的横切面穿过细长的直管，有的则从树突上长出更大的静脉曲张。

图3。IPL神经痛的电子显微镜图

在放大的静脉曲张中，通常无分泌细胞在其他侧面(双极轴突、无分泌细胞或神经节细胞树突)上突触，即传统突触:突触由突触囊泡组成，囊泡聚集在膜前和膜后密度(图3中的蓝色箭头，图4a中的无分泌囊泡黄点)(Dowling and Boycott, 1966)。神经节细胞树突(图3，黄色剖面)可识别为缺乏突触小泡但含有核糖体、神经小管和纤维的剖面。神经节细胞树突对双极带状突触和无分泌常规突触是突触后的(图4a和b)。双极细胞对许多无分泌突触也是突触后的。通常，无分泌细胞会向两极细胞轴突产生所谓的互易突触(图4a中的黄点)。

图4。IPL中互易突触的电子显微图

图4 b。连接神经节细胞和无分泌细胞的双极突触图显示了现在被认为是突触后部位典型的受体类型。

在过去的十年中，许多研究表明，在无分泌细胞和神经节细胞的突触后树突上存在不同的谷氨酸受体(谷氨酸是兴奋性氨基酸，是双极细胞的神经递质，参见谷氨酸章节)。这些包括不同类型的AMPA、NMDA和GluRs(图4b) (Grunert等，2002)。在无分泌细胞中，抑制神经递质甘氨酸的IPL过程的突触后受体是各种甘氨酸受体(图4b)。对于抑制性递质GABA，其他无分泌细胞的受体通常是GABA_一个亚型(Grunert, 2000;Kneussel和Betz, 2000)，但在某些情况下是GABA_c亚型(图4 b)。GABA的_c在杆状双极轴突末端的带状突触上，受体是宽野无分泌细胞(A17)的典型互易突触(Chavez at al.， 2010)。

这种互反突触本质上是对内丛状层双极细胞轴突的反馈突触，其战略重要性与水平细胞树突在外丛状层的光感受器带突触上产生反馈突触相同。记住，这种在外丛状膜层的局部电路被认为提供了具有中心环绕组织的双极细胞反应。有人认为，另一种来自无分泌细胞的环绕机制可能被添加到内丛状层的这个互反(反馈)突触上。

3.无分泌细胞和神经节细胞的不同形态类型。

可见，人视网膜IPL中有多种不同种类的无分泌细胞和神经节细胞分支。从高尔基染色研究中，我们知道在猴子和人类的视网膜中至少有25种不同的无分泌细胞类型(Mariani, 1990;Kolb等人，1992)。一些不同的无分泌细胞在整个人类视网膜高尔基染色后所见的图如下(图5)。

图5所示。人视网膜上的无分泌细胞

根据树突树大小的形态特征，如小、中、大、分枝特征(即簇状、静脉曲张、线状、串珠状和放射状)，将无分泌细胞分为不同类型，最重要的是，在IPL中，其树突的分层(Mariani, 1990;Kolb等人，1992)。Cajal(1892)将IPL的神经分层武断地分为5个层次，因为他意识到细胞可以在不同的层次分支不产生突触的相互作用而辅层的则可以。这种5层描述分类方案一直被形态学家用于视网膜细胞在树突分支水平上的分类。例如，在下图6中，一些无层生细胞在地层1和2中有树突(称为广层型，下图单元8)，地层1和5中有树突(称为双层型，下图单元1)，地层1或5中任何一层(称为单层型，下图单元13)，或贯穿所有地层1到5的树突(称为弥散型，图12和14)。

图6所示。人视网膜无分泌细胞的分层

上面的无分泌细胞已经用高尔基染色法染色，正如我们所看到的，它很好地显示了孤立的完整的神经细胞的形状和大小。更新的技术也提供了有关细胞形状和大小的有价值的信息:例如通过微电极和免疫细胞化学对细胞进行细胞内染色，并用针对其神经递质或合成酶的抗体对细胞进行染色。

这些是一些不同的无分泌细胞类型，通过插入细胞体的微电极注射染料进行染色。这些细胞看起来像爆炸的烟花，被称为“星爆”细胞(图7)，已知它们使用乙酰胆碱作为神经递质(Famiglietti, 1983;Masland 1988;Vaney, 1990)。

图7。Starbust无长突细胞

另一种被认为含有GABA作为神经递质的无分泌细胞，可以很好地被血清素抗体染色，已经用同样的技术进行了染色(图8)(Vaney, 1986)。这是棒系统的A17细胞，在棒双极带处产生互易突触(图4b)。

利用高尔基染色、免疫细胞化学和细胞内染色等形态学技术，将视网膜神经节细胞分为各种不同的类型。

Fig.8。Serotonin-containing无长突细胞

4.不同形态类型的神经节细胞。

利用高尔基染色、免疫细胞化学和细胞内染色等形态学技术，将视网膜神经节细胞分为各种不同的类型。

图9所示。神经节细胞切面

图10所示。灵长类动物视网膜高尔基染色神经节细胞的全景图

哺乳动物和人类视网膜中有多达25种不同的类型，其中一些如图9和图10所示，包括全景图和切面图。与无分泌细胞一样，神经节细胞根据细胞体大小、树突状树分布、分支模式(如放射状或簇状)和IPL 5层的分支水平被划分为不同的类型。猫和人视网膜神经节细胞可由小到大、弥漫性、双层和各种单层大视野型，内丛状层分层程度不同(图9和图10)。

无分泌细胞和神经节细胞的树突状树的跨度增加，树突状树的中心凹偏心。所有类型的细胞中最小的树突场由中央凹细胞(图9)或中央区细胞(图11)所拥有，猫视网膜的普通神经节细胞(α和β型)。同样的神经节细胞类型在树突状树中分布于视网膜周围，其大小是树突状树的十倍(Boycott and Wassle, 1974;Kolb等人，1981)。由于这个原因，对无嵴细胞和神经节细胞的分类必须总是考虑到中央凹的偏心，并比较视网膜相似区域的细胞，以确定它们确实是不同的细胞类型(图11)。

图11所示。猫神经节细胞

在人类视网膜中，最常见的神经节细胞类型是阳伞型和侏儒神经节细胞(图12)(Polyak, 1941;Rodieck等，1985;Kolb等，1992;达西,1993)。它们也被称为P细胞(小神经节细胞)，因为它们投射到细小细胞层，和M细胞(阳伞神经节细胞)，因为它们投射到外侧膝状核的巨细胞层(Shapley和Perry, 1982)。我们将在后面的章节中讨论这些神经节细胞类型。

图12所示。灵长类动物神经节细胞

5.无分泌细胞和神经节细胞的分层与双极细胞轴突的关系。

有人可能会问，为什么无分泌细胞和神经节细胞要根据树突的分层水平进行分类，特别是如果它们在其他方面，如野场大小、细胞体大小和树突形态等方面看起来相同的话。早在100多年前，Cajal(1894)就清楚地知道，无分泌细胞和神经节细胞的树突和双极细胞的轴突被安排以某种有意义的方式共层。不过，除了确保某种细胞类型与另一种细胞类型形成突触这一显而易见的意义之外，协同分层和分支层次的有序排列的意义，他没有想到。

我们不得不等了70年，才在视网膜不同神经细胞的生理反应中找到答案。在20世纪70年代，用充满染料的玻璃微电极从视网膜的神经元中进行细胞内记录成为可能。生理学家能够记录穿孔细胞对光的反应，并用荧光染料(如路西法)填充细胞，以确定它是什么类型的细胞(见图13，左)(Kaneko, 1970;Nelson et al.， 1978)。

Fig.13。刺穿视网膜神经节细胞的实验方法

点击此处观看路西法染料通过微电极离子导入神经节细胞的动画(mp4电影)

点击这里观看生理记录过程的动画
(mp4电影)

在五六十年代，从哺乳动物视网膜神经节细胞的记录中可以明显看出，离开视网膜的视觉信息是以神经节细胞轴突突放电的形式出现的，这种放电要么发生在光点刺激视网膜时(ON放电)，要么发生在光点被关闭时(off放电)。神经节细胞对光状态的变化作出反应。一组接受比背景强的光刺激，另一组接受比背景暗的光刺激(Kuffler, 1953;Enroth-Cugell和Robson, 1966)。接下来是泥虫视网膜五种基本细胞类型的细胞内记录，显示神经节细胞之前的细胞也分为两种生理类型，即双极细胞和无分泌细胞可以发出ON或OFF放电(Werblin和Dowling, 1969;金子,1970)。现在知道了双极细胞对一个光点可能是开中心的，也可能是离中心的(它们可能在中心感受野周围有相反的反应;在外丛状层一章中已经提到，并在后面的杆和锥信号电路章节中详细讨论)，我们有理由认为OFF中心的双极链刺激OFF神经节细胞，on中心的双极细胞链刺激on神经节细胞。典型的双极细胞类型可能形成驱动灵长类视网膜神经节细胞的双极链如下所示。

图14所示。灵长类动物视网膜的双极细胞类型

这些双极性细胞，如前一节外丛状层所述，产生不同类型的锥蒂和杆球突触。有些类型在锥体椎弓根表面有基底接触，有些则在锥体椎弓根和杆球的突触带附近有内陷接触。

现在认为双极细胞对光的反应就像光感受器一样，当双极树突位于基底连接位置时，会产生缓慢的超极化。相反，另一种类型的接触，内陷到带状突触，使双极神经对光的反应与光感受器相反。它有一个缓慢的去极化反应。因此，锥体双极细胞树突上突触后膜通道的性质是双极细胞反应体征的重要标志。超极化双极型是OFF-center通道的开始，去极化型是通过视网膜的ON-center通道的开始。

上图所示的双极细胞(图14)，可以注意到在内丛状层有不同的轴突结束水平，例如DB1的轴突结束在靠近内核层的无分泌细胞层的第1神经泌层，而imb的轴突结束在神经节细胞体的第5层内丛状层的另一侧。这在现在看来是显而易见的，但它需要大量艰苦的序列切片重建来显示(Kolb, 1979;Kolb和DeKorver, 1991)认为，DB1和imb只与神经节细胞接触，而神经节细胞与各自的双极轴突末梢在同一神经泌中有树突分层。在IPL中双极细胞和神经节细胞之间的信息传递水平上，只有兴奋通道存在(Raviola和Raviola, 1982)，所以传递到神经节细胞的信号类型，是ON-中心还是off -中心，本质上是由接触它的双极细胞决定的。

图15所示。ON- centre和off - centre神经节细胞的组织

为了保持通过神经节细胞到达大脑的“开”和“关”通道的分离，内丛状层被分为两个功能分离的亚层，称为a(无分泌细胞体以下的2层)和b(延伸到神经节细胞体的其他3层)(Famigletti和Kolb, 1976)。接触基底的锥体双极细胞只允许与一组神经节细胞发生相互作用，而内陷接触锥体双极细胞只允许与另一组分支神经节细胞发生相互作用(见上文)。Gouras(1971)首次提出，双相障碍对神经节细胞接触的这种特异性是猴子的ON-center和OFF-center小神经节细胞反应的基础。

彼得·古拉斯(Peter Gouras)是第一个从猴子视网膜的小神经节细胞中记录并报告其光谱对手接受野组织(1968年)的人。随后，他在1971年提出，双晶状体对IPL中神经节细胞接触的特异性是灵长类动物视网膜中小神经节细胞ON-center和OFF-center反应的基础。

后来Nelson (Nelson, et al.， 1978)通过在猫神经节细胞中进行细胞内记录和标记实验，最终证明了这一假设(图15和图16)。

图16所示。ON-center和OFF-center神经节细胞的胞内记录

点击此处查看ON和OFF β神经节细胞的生理记录动画
(Quicktime电影)

图16显示了Nelson和合作者研究(1978)的两种不同神经节细胞的细胞内记录。一个细胞被证明是on -center，一旦闪光开始，就会在膜的去极化上产生脉冲(图16，左)。相反，另一个细胞是偏离中心的，当闪光开启时，给膜一个超偏振，但当闪光结束时，在去偏振上有一波尖峰(图16右)。on中心神经节细胞的树突局限于在节下层分支b并有来自内陷型双极细胞的突触输入。离中心细胞的树突向上延伸，只在亚层分枝一个并从双极细胞的基结接触类型中获得突触。

因此，哺乳动物视网膜的内丛状层有一个明确的功能结构，事实上，所有脊椎动物的视网膜也是如此。神经分层是由双极细胞、无分泌细胞和神经节细胞的特定水平的分支形成的，从而建立起专门的相互作用回路。此外，在进化过程中，内部丛状层的两半被广泛划分为上半部分，只允许OFF-center神经节细胞通路和ON-center神经节细胞通路相互作用。偶尔，ON中心双极子会经过ON神经节细胞(黑视素或ipRGC细胞)和无分泌细胞(瞬时多巴胺能无分泌细胞)，并直接向它们发出突触，从而“打破规则”(Hoshi et al.， 2009)。但从整体上看，双极细胞和神经节细胞负责IPL中双泡胺的on和OFF通道组织。许多无分泌细胞是弥漫性或双分化的，用于连接ON-和OFF中心神经桩，而还有一些细胞在两个功能神经桩之间的边界以这种方式分层，接受ON和OFF输入来驱动它们。这种无分泌细胞可能在脊椎动物视网膜中占多数，并被认为更多地参与视网膜表现的颞面。它们对于信息的快速传输，即加速信号，可能是很重要的。其中一些无分泌细胞的作用将在后面的章节中更加清楚。

海尔格科尔布

最后更新2012年3月25日。

5.参考文献

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