视网膜方向选择性是神经计算的一个典型范例。我们在重要的哺乳类模型动物——小鼠的视网膜中,显示了给光-撤光型(ON-OFF) 方向选择性神经节细胞(direction-selective ganglion cell, DSGC)的存在,研究了其生理学、形态学、药理学特征,并追踪了方向选择性环路最早在何时形成。小鼠ON-OFF DSGC对静止闪光点的给、撤分别呈现瞬时的动作电位发放,并对移动的光条呈现很强的方向选择性反应。施加多种药理学试剂的结果证明,小鼠ON-OFF DSGC使用和家兔类似的一系列递质和受体来计算运动方向。膜片钳记录显示,当刺激沿零方向移动时,小鼠ON-OFF DSGC接受比刺激沿偏好方向移动时更强的抑制性输入;当刺激沿偏好方向移动时,则接受相比刺激沿零方向移动时更强的兴奋性输入。胞内灌注神经生物素后显色可见,此类细胞即为先前我们实验室在形态学上鉴定的RGD2类神经节细胞,它具有双层树突野,树突常有回折而形成环状结构。对新生小鼠的发育学研究提示,早在出生后第11 天,紧随双极细胞带状突触的出现,亦即由光感受器到神经节细胞的通路刚形成连通时,小鼠ON-OFF DSGC就已经出现明显的方向选择性反应。综合看来,小鼠的ON-OFF DSGC表现出与家兔视网膜上的对应细胞几乎完全一致的特征,提示就计算运动方向的神经机制而言,从小鼠到家兔,可能再到更高级的哺乳动物,都是保守的。在幼鼠上所得的结果则暗示,方向选择性环路在双极细胞对神经节细胞提供输入前就已成型。这一研究首次揭示了小鼠ON-OFF DSGC的详细特征,并为进一步理解视网膜方向选择性环路的结构及其成熟过程提供了重要信息。