Lec 19 视觉 I：视网膜与光转导

MIT 7.29J / 9.09J Cellular and Molecular Neurobiology · Lecture 19 · William Quinn & Troy Littleton

TL;DR

• 视杆细胞与视锥细胞通过外段盘膜上的感光色素捕获光子，启动生化光转导级联。
• 光照促使发色团 11-顺式视黄醛异构化为全反式视黄醛，激活 G 蛋白转导蛋白。
• 活化的转导蛋白刺激磷酸二酯酶水解环鸟苷酸（cGMP），胞质 cGMP 浓度暴跌导致阳离子通道关闭。
• 暗电流因通道关闭而中断，光感受器膜电位由暗中的约 -40 mV 迅速转为超极化，减少谷氨酸释放。

1. 驱动问题

• 光照为何会让感光细胞超极化，而不是像典型兴奋性输入那样去极化？

2. 关键概念（最多 5 个）

概念	一句话定义
视杆/视锥	低照度敏感度与颜色/高分辨率的不同权衡。
视网膜回路	感光细胞—双极细胞—神经节细胞。
视紫红质	视杆细胞中的 opsin 与 retinal。
cGMP 门控通道	暗中保持阳离子流入。

3. 证据链

课堂例子一

• 设计/比较：比较暗与光下感光细胞的通道状态：光激活 opsin—transducin—磷酸二酯酶链，cGMP 降低、通道关闭，感光细胞超极化。
• 讲义所述结果：光照后 cGMP 降低、暗电流通道关闭、细胞超极化。
• 推论：opsin 下游级联把光转为放大的电响应。
• 软肋：学生笔记没有该例原始电流轨迹和具体实验条件。

课堂例子二

• 设计/比较：讲义比较视杆与视锥的汇聚和分布：视杆对低照度敏感、汇聚较多，视锥在中央凹利于精细视觉。
• 讲义所述结果：视杆汇聚较多，中央凹视锥利于精细视觉。
• 推论：低光敏感度与空间分辨率存在权衡。
• 软肋：课堂给出的数量和频率估计属于旧版资料。

4. 理论之争

解释 A	解释 B	区分证据
光直接打开 Na⁺ 通道	光降低 cGMP 并关闭暗电流通道	暗光条件下膜电位与通道状态。

5. 分析层次

• 分子/细胞：受体和转导；回路：感觉投射或脑区循环；行为：辨别、动作与任务表现。推断必须逐层核实。

6. 边界与失败案例

• 感光细胞通常用级差电位，视网膜神经节细胞才发动作电位；不能把所有视觉细胞看成同样编码

7. 联结

• 突触连接的精细修剪 → 视觉 II：皮层视觉通路。

8. 自测（合上笔记再答）

1. 光如何影响 cGMP 与膜电位？
2. 视杆/视锥各擅长什么？

9. 残留疑问

• 光转导停止与适应各依赖哪些反馈？

10. 参考资料

• MIT OCW：第 19 讲扫描 PDF 资源页。
• MIT OCW：公开笔记目录。