2025 年 4 月 10 日
阐明对“看东西”重要的抑制性神经递质 GABA 在视网膜的作用■ 概要
本研究在世界上首次明确了 GABA( -ɣ 氨基丁酸)在视网膜内的多种作用。 GABA 是中枢神经系统主要的
抑制性神经递质(注 1 )，除了通过调节神经通路兴奋性在信息处理中起重要作用外，已知其转导异常还
会导致各种神经疾病。 但是，关于 GABA 信号的多样性还不清楚。
研究小组使用新开发的荧光 GABA 传感器“iGABASnFR2”(注 2 )，用双光子显微镜观察了老鼠视网膜
的 GABA 信号。 由此，在世界上首次成功将 40 多种多样的 GABA 信号一网打尽地可视化。 通过机器学习和运用数理模型的分析，明确了各个 GABA 信号负责提取视觉运动和轮廓等不同的视觉信息。 视网膜中存在多种神经递质，GABA 功能最多样，被认为是形成我们感知到的丰富视觉世界的基础。 该成果不仅有望加深对神经递质动态和功能的理解，还将为 GABA 异常相关神经疾病的新疗法设计铺平道路。
本成果来自与国立遗传学研究所/奥胡斯大学生物医学部 DANDRITE 研究所的松本彰弘助教、米原圭祐教授、美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校/霍华德休斯医学研究所 Loren L. Looger 教授等的国际共同研究。
本研究将于 2025 年 4 月 15 日刊登在《Nature Neuroscience》上。
图片
图:成功可视化、鉴定了 40 多种有助于视网膜视觉信息处理的 GABA 信号
(左图)视网膜是贴在眼球底部(大脑侧)的片状神经组织。 来自外界的光在角膜和水晶体上折射，在视网
膜上成像后，通过视细胞转换为神经信号，经过视网膜内各种各样的神经元的处理，经由视神经传输到
大脑。 (右图)关于对这样的视网膜的信息处理很重要的 GABA 神经元，通过将 GABA 信号可视化，运用机器学习等数理分析，明确了存在 40 多个功能上的不同种类。
新闻发布会
关于这件事的报道，请在下面的解禁时间之后进行。 新闻解禁时间…日本时间 2025 年 4 月 15 日(星期二)晚上 8 点 00 分
■ 成果刊登杂志
本研究成果将于 2025 年 4 月 15 日(日本时间)刊登在国际科学杂志《Nature Neuroscience》上。
论文标题:
functionally distinct GABAergic amac rine cell types regulate spatio temporal encoding
in the mouse retina
作者:
Akihiro Matsumoto (松本彰弘)、Jacqueline Morris、Loren L. Looger、Keisuke Yonehara (米原圭
祐)
DOI: 10.1038/s41593-025-01935-0
■ 研究详情
l 研究背景
神经元之间的信息交换由各种各样的神经递质承担。 特别是 GABA( -ɣ 氨基丁酸)，是脊椎动物大脑中主
要的抑制性神经递质。 释放 GABA ( GABA 工作性)神经元虽然数量少于兴奋性神经元，但起到调节神经回路兴奋性，在回路运算中创造多样性的作用。 已知 GABA 传导异常会成为自闭症谱系障碍和认知障碍等各种神经疾病的原因。
脊椎动物的视网膜是可以直接从生物体中取出，和生物体一样记录、分析对输入(光刺激)的输出(神
经活动)的优秀模型。 视网膜是视觉系统的感觉器官，提取物体的形状、颜色、动作等各种视觉信息，
传输到大脑。 在这样的信息处理中，视网膜内层的 GABA 动作性神经元即香豆素细胞很重要，但迄今为
止没有直接测定 GABA 动态的方法，因此没有进行功能鉴定。
l本研究的成果
研究小组与美国加州大学圣地亚哥分校的 Loren L. Looger 实验室合作，揭示了 GABA 信号在视网膜的
功能作用。 在视网膜上使用了美国霍华德休斯医学研究所 GENIE 项目新开发的作为 GABA 传感器发挥作用的荧光蛋白质“iGABASnFR2”，通过双光子显微镜成像对 GABA 信号进行了可视化，可以进行高空间分辨率的观察。 利用基于机器学习的特征提取(注 3 )、基于概率模型的聚类、信息论等数学分析，对获取的GABA 信号的大规模数据进行了 40 多种释放动态不同的香豆素细胞的鉴定。 另外，还表明各自承担着明暗、物体的形状、动作等不同的视觉信息，有助于视野的稳定化和视线的控制等视觉功能。 视网膜中存在多种神经递质，GABA 功能最多样，被认为是形成我们感知到的丰富视觉世界的基础。
l今后的期待
理解神经递质有助于解开神经科学的根本谜题:大脑等中枢神经系统是如何工作的。 特别是 GABA 在信
息运算中起着抑制的重要作用，其作用不全被认为是各种神经疾病的原因。 今后，通过对与这些疾病相
关的大脑区域也尝试同样的功能鉴定，有可能开发出按 GABA 神经元类型进行个体化治疗的新疗法设计。
■ 用语解说
(注 1 )神经递质
介于神经元之间化学信息传递的物质，如氨基酸、神经肽、单胺、一氧化氮等。 在神经元之间的连接
处(突触)，从突触前细胞(信息的发送侧)释放，被突触后细胞(接收侧)的受体接收。 各种神经传递物
资的作用都不一样，例如，作为氨基酸之一的谷氨酸介导的神经传递中，会使带正电荷的阳离子流入细
胞内，从而促进后细胞的兴奋(活动的活性化)。 另一方面，在通过 GABA 进行的神经传递中，会产生带
负电荷的阴离子的流入，因此抑制性信号会向后细胞传递。
(注 2 )荧光蛋白质“iGABASnFR2”
美国霍华德·休斯医学研究所 GENIE 项目开发的荧光蛋白质。 与 GABA 结合后，作为绿色荧光强度增
加的传感器发挥作用。 将载有 iGABASnFR2 遗传信息的腺病毒注入眼球内，感染视网膜内层的神经细
胞，使细胞膜表达 iGABASnFR2，成功实现了视网膜中 GABA 信号的全面可视化。
(注 3 )基于机器学习的神经活动特征提取
神经元存在非常多不同的类型，神经活动的动态根据各自表达的受体、离子通道、神经突起的结构、
突触输入等各种特性而不同。 为了鉴定这些不同的神经元，使用概率模型从统计学上推测、提取神经
活动数据中存在的“显著”特征的数理解析方法。 本研究通过对 GABA 神经元视觉刺激的大规模神经
活动数据，运用机器学习估计显著的视觉应答特征，进行聚类分类。
■ 研究体制和支援
本研究以信息系统研究机构国立遗传学研究所多层次感觉结构研究室，以及丹麦王国奥胡斯大学生物
医学部 DANDRITE 研究所(均由米原圭祐教授主持)的松本彰弘助教为中心，由美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校/霍华德休斯医学研究所 Loren l.rite 教授主持本研究得到了松本彰弘助教 VELUX FONDEN (27786 )、科研费( 23K19412 )、JST 战略性创造研究推进事业先驱( JPMJPR2489 )、粮食研究会( 2023A12 )、成茂神经科学研究资助基金的支持，米原圭祐R344-2020-300 ) 、欧 洲资 源计 算开 始接 地 ( 638730 )、 novo nordisk foundation ( nn f15 oc0017252 )； NNF20OC0064395 )、科研经费( 20K23377； 22K21353； 23H04241； 24H02311 )、中外创药科学基金会、第一三共生命科学研究振兴基金会、持田在纪念医学药学振兴财团、三菱财团、东丽科学振兴会、内藤科学技术振兴财团的支持下进行。
■ 咨询处
<研究相关事项>
l信息系统研究机构国立遗传学研究所多层次感觉结构研究室教授米
原圭祐
邮件:keisuke.yonehara@nig.ac.jp
分发地址
文部科学记者会、科学记者会、三岛记者俱乐部
<新闻发言人>
l 信息系统研究机构国立遗传学研究所宣传室邮
件:prkoho@nig.ac.jp
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