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双突触抑制作用塑造果蝇中 OFF 运动探测器的调谐。

Disynaptic inhibition shapes tuning of OFF-motion detectors in Drosophila.

机构信息

Max Planck Institute for Biological Intelligence, Department of Circuits - Computation - Models, Am Klopferspitz 18, 82152 Martinsried, Germany.

Max Planck Institute for Biological Intelligence, Department of Circuits - Computation - Models, Am Klopferspitz 18, 82152 Martinsried, Germany.

出版信息

Curr Biol. 2023 Jun 5;33(11):2260-2269.e4. doi: 10.1016/j.cub.2023.05.007. Epub 2023 May 25.

DOI:10.1016/j.cub.2023.05.007
PMID:37236181
Abstract

The circuitry underlying the detection of visual motion in Drosophila melanogaster is one of the best studied networks in neuroscience. Lately, electron microscopy reconstructions, algorithmic models, and functional studies have proposed a common motif for the cellular circuitry of an elementary motion detector based on both supralinear enhancement for preferred direction and sublinear suppression for null-direction motion. In T5 cells, however, all columnar input neurons (Tm1, Tm2, Tm4, and Tm9) are excitatory. So, how is null-direction suppression realized there? Using two-photon calcium imaging in combination with thermogenetics, optogenetics, apoptotics, and pharmacology, we discovered that it is via CT1, the GABAergic large-field amacrine cell, where the different processes have previously been shown to act in an electrically isolated way. Within each column, CT1 receives excitatory input from Tm9 and Tm1 and provides the sign-inverted, now inhibitory input signal onto T5. Ablating CT1 or knocking down GABA-receptor subunit Rdl significantly broadened the directional tuning of T5 cells. It thus appears that the signal of Tm1 and Tm9 is used both as an excitatory input for preferred direction enhancement and, through a sign inversion within the Tm1/Tm9-CT1 microcircuit, as an inhibitory input for null-direction suppression.

摘要

在果蝇中,视觉运动检测的基础电路是神经科学中研究得最好的网络之一。最近,电子显微镜重建、算法模型和功能研究提出了基于超线性增强首选方向和亚线性抑制零方向运动的基本运动探测器的细胞电路的共同模式。然而,在 T5 细胞中,所有柱状输入神经元(Tm1、Tm2、Tm4 和 Tm9)都是兴奋性的。那么,在那里如何实现零方向抑制呢?我们使用双光子钙成像结合热遗传学、光遗传学、细胞凋亡和药理学,发现它是通过 CT1,即 GABA 能的大视野无长突细胞,以前的研究表明,这些过程是通过电隔离的方式发挥作用的。在每个柱中,CT1 接收来自 Tm9 和 Tm1 的兴奋性输入,并将反转的、现在的抑制性输入信号传递到 T5。CT1 的消融或 GABA 受体亚基 Rdl 的敲低显著拓宽了 T5 细胞的方向调谐。因此,Tm1 和 Tm9 的信号似乎既被用作首选方向增强的兴奋性输入,又通过 Tm1/Tm9-CT1 微电路内的信号反转,用作零方向抑制的抑制性输入。

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