PDE6βマウスの網膜変性初期段階における背外側geniculate核の視覚応答

Visual responses in the dorsal lateral geniculate nucleus at early stages of retinal degeneration in PDE6β mice.

• Christopher A Procyk
• Annette E Allen
• Franck P Martial
• Robert J Lucas

抄録

遺伝性網膜変性症は、桿体および錐体光受容体の死をもたらし、最終的には不可逆的な失明に至る幅広い疾患を含んでいる。弱視は変性の初期段階で生き残り、その時点では、桿体/錐体光受容体や網膜内側の光受容体であるメラノプシンの残存個体数に依存している可能性がある。現在までのところ、網膜の部分的な変性が一次視床（背側外側geniculate nucleus、dLGN）における視覚反応に与える影響は不明であり、残存する桿体・錐体光受容体とメラノプシンへの相対的な依存度も不明である。これらの疑問に答えるために、我々は、コーンが部分的に変性し、ロッドが存在しない年齢（3-5 wk）でのin vivo電気生理学を使用して麻酔マウスのdLGNで視覚誘発反応を記録しました。その結果、マウスの光に対する興奮性（ON）反応は、年齢をマッチさせた視覚無傷の対照群と比較して、振幅が小さく、潜時が長いことがわかったが、コントラスト感度と空間受容野の大きさは、この変性の初期段階ではほとんど影響を受けていなかった。メラノプシンが最も感受性の高い波長が減少しても応答は維持されており、主に生き残った錐体によって駆動されていることが示唆された。視床では、光によって誘発されるガンマ振動と同様に、抑制性の反応は見られなかった。網膜変性のこの中間段階におけるdLGNの視覚応答の基本的な特徴の記述は、変性網膜に異所性の光受容を導入して視力を回復させる新たな試みの文脈を提供します。この研究は、進行性の網膜変性の間の背外側geniculate核における視覚応答に治療的に関連する新しい洞察を提供します。in vivoの電気生理学を用いて、網膜変性の間、視覚応答の振幅は低下し、潜時が長くなるが、コントラスト感度と空間受容野は影響を受けないことを示した。このような視覚応答は、メラノプシン光受容体ではなく、生き残った錐体によって主に駆動される。この視覚経路の機能的完全性は、新たな視覚回復の試みにとって有望なものである。

Inherited retinal degenerations encompass a wide range of diseases that result in the death of rod and cone photoreceptors, eventually leading to irreversible blindness. Low vision survives at early stages of degeneration, at which point it could rely on residual populations of rod/cone photoreceptors as well as the inner retinal photoreceptor, melanopsin. To date, the impact of partial retinal degeneration on visual responses in the primary visual thalamus (dorsal lateral geniculate nucleus, dLGN) remains unknown, as does their relative reliance on surviving rod and cone photoreceptors vs. melanopsin. To answer these questions, we recorded visually evoked responses in the dLGN of anesthetized mice using in vivo electrophysiology at an age (3-5 wk) at which cones are partially degenerate and rods are absent. We found that excitatory (ON) responses to light had lower amplitude and longer latency in mice compared with age-matched visually intact controls; however, contrast sensitivity and spatial receptive field size were largely unaffected at this early stage of degeneration. Responses were retained when those wavelengths to which melanopsin is most sensitive were depleted, indicating that they were driven primarily by surviving cones. Inhibitory responses appeared absent in the thalamus, as did light-evoked gamma oscillations in firing. This description of fundamental features of the dLGN visual response at this intermediate stage of retinal degeneration provides a context for emerging attempts to restore vision by introducing ectopic photoreception to the degenerate retina. This study provides new therapeutically relevant insights to visual responses in the dorsal lateral geniculate nucleus during progressive retinal degeneration. Using in vivo electrophysiology, we demonstrate that visual responses have lower amplitude and longer latency during degeneration, but contrast sensitivity and spatial receptive fields remain unaffected. Such visual responses are driven predominantly by surviving cones rather than melanopsin photoreceptors. The functional integrity of this visual pathway is encouraging for emerging attempts at visual restoration.