通过囊泡释放的规则化实现丽蝇早期视觉突触中的高效传递

Bernard Katz及其同事对突触传递的早期研究表明，梯度电位突触中的神经递质释放是通过统计学上相互独立的量子事件（即泊松式事件）发生的。随后的实验研究支持了这一框架。然而，这些测量是在体外、相对简单的突触以及非生理条件下进行的，并且常常通过使用离子通道阻断剂将放电型神经元转变为梯度电位型神经元。 基于囊泡胞吐遵循泊松过程这一传统假设，对丽蝇C. vicina大单极细胞（LMC）的对比度功率传递谱和噪声功率谱密度的测量表明，每个LMC的持续囊泡释放速率超过10^5个囊泡每秒。鉴于感光细胞和突触囊泡的物理尺寸，这样的释放速率在生理上似乎难以成立。如果囊泡释放在时间结构上更有序，则低频噪声可以被抑制，从而显著降低为解释实验观察结果所需的囊泡释放速率。考虑到诸如感光细胞信号这类输入本身已经经过低通滤波，低频噪声的降低尤为有利。 视觉活动会在薄层小柱内产生显著的细胞外电位。我们提出，这些细胞外电位通过调制触发胞吐的电压传感器来调控囊泡释放。我们提供了实验依据，证明在视觉活动期间，驱动LMC的电流与细胞外电位之间存在联系，并利用简单模型说明，由于囊泡释放的规则化，有效“泊松”速率如何被最大化。

Bernard Katz及其同事关于突触传递的早期研究表明，梯度电位突触中的神经递质释放是通过统计学上相互独立的量子事件（即泊松型事件）发生的。随后的实验工作支持了这一框架。然而，这些测量是在体外、相对简单的突触以及非生理条件下完成的，并且常常通过使用通道阻滞剂将放电型神经元转变为梯度电位型神经元。

基于囊泡胞吐遵循泊松过程这一传统假设，对丽蝇C. vicina大单极细胞（large monopolar cells, LMCs）的对比度功率传递谱和噪声功率谱密度的测量意味着，每个LMC的持续囊泡释放速率超过每秒10^5个。考虑到光感受器和突触囊泡的物理尺寸，这样的释放速率在生理上似乎难以成立。如果囊泡释放在时间上具有更强的结构性，则低频噪声可被抑制，从而显著降低解释实验观察结果所需的囊泡释放速率。对于诸如光感受器信号这类本已经过低通滤波的输入而言，低频噪声的降低尤其有利。

视觉活动会在片层小柱内产生显著的细胞外电位。我们提出，这些细胞外电位通过调制触发胞吐的电压传感器来调控囊泡释放。我们提供了实验性证据，表明在视觉活动期间，驱动LMC的电流与细胞外电位之间存在联系；并利用简单模型证明，由于囊泡释放的规则化，有效“泊松”速率将被最大化。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.11.731739v1?rss=1

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