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天津市眼科醫(yī)院史學(xué)鋒團隊與復(fù)旦大學(xué)顧宇團隊合作揭示上丘眼優(yōu)勢可塑性的關(guān)鍵期及其調(diào)控機制與單眼形覺剝奪的影響
1月6日,，天津市眼科醫(yī)院天津市眼科學(xué)與視覺科學(xué)重點實驗室史學(xué)鋒主任團隊與復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院顧宇研究員團隊在Cell Press細胞出版社期刊《細胞通訊》（Cell Reports）上在線發(fā)表了題為“A developmental critical period for ocular dominance plasticity of binocular neurons in mouse superior colliculus”的研究論文（圖1），并被Cell Reports選為封面論文,。該研究發(fā)現(xiàn)小鼠上丘（SC）的雙眼神經(jīng)元存在類似初級視覺皮層（V1）的眼優(yōu)勢可塑性,，找到了其發(fā)育關(guān)鍵期時間窗口，揭示了SC的眼優(yōu)勢可塑性的來源及分子機制，并且進一步證明單眼剝奪（MD）導(dǎo)致的SC眼優(yōu)勢改變在調(diào)控小鼠捕食效率中的決定作用,。
圖1. 論文封面截圖
自從Hubel與Wiesel上世紀50年代研究貓V1的結(jié)構(gòu)和功能開始,，眼優(yōu)勢可塑性就成為了研究視覺發(fā)育可塑性的經(jīng)典模型?？伤苄允且话央p刃劍,，動物從發(fā)育期到成年期神經(jīng)可塑性的降低有利于神經(jīng)環(huán)路的逐漸成熟與穩(wěn)定，但與此同時也限制了成年后諸多腦疾?。ㄈ缛跻暤龋┑闹委?。因此，有關(guān)可塑性的研究是當(dāng)今神經(jīng)科學(xué)研究的熱點問題之一,。V1的眼優(yōu)勢可塑性業(yè)已有大量研究,，經(jīng)驗依賴性的可塑性在視覺系統(tǒng)中一直被認為主要發(fā)生在皮層水平上。然而,，SC（在低等動物中又稱為視頂蓋）作為一個在進化中高度保守的多感官整合和感覺運動轉(zhuǎn)換中心,，其是否具有眼優(yōu)勢可塑性至今未見文獻報道。另外,，既往研究發(fā)現(xiàn),，弱視患者不僅存在最佳矯正視力的降低，同時還存在注視性眼球運動,、視覺搜索和雙眼視覺功能的異常,，這提示了SC可能參與弱視的發(fā)病過程。
在此背景下,，該聯(lián)合研究團隊以小鼠為實驗動物,，綜合運用一系列電生理學(xué)、生物化學(xué)及行為學(xué)的實驗方法,，發(fā)現(xiàn)了SC雙眼神經(jīng)元在介導(dǎo)眼優(yōu)勢可塑性中的重要作用,，并闡釋其眼優(yōu)勢可塑性的來源及分子機制。研究發(fā)現(xiàn)SC雙眼神經(jīng)元具有眼優(yōu)勢可塑性和一個明顯的關(guān)鍵期窗口,，并且SC的眼優(yōu)勢可塑性獨立于V1投射,，可能源自于視網(wǎng)膜輸入的重構(gòu)。不同于V1,，降解成年小鼠SC中的細胞外間質(zhì)不能恢復(fù)其可塑性,。進一步蛋白免疫印跡實驗揭示NR2A亞基含量隨著發(fā)育的進行逐漸升高，而NR2B亞基含量隨著發(fā)育的進行逐漸降低,，藥理學(xué)阻斷NR2A,、NR2B亞基均可以部分阻斷SC關(guān)鍵期內(nèi)的可塑性。行為學(xué)實驗證明小鼠的搜索性捕食效率依賴于SC雙眼神經(jīng)元眼優(yōu)勢的維持,，MD可以導(dǎo)致小鼠的搜索潛伏期延長,，同時搜索路徑變長,，阻斷SC眼優(yōu)勢偏移可以部分逆轉(zhuǎn)這種行為功能的損害。
綜上,，該研究報道了SC雙眼神經(jīng)元眼優(yōu)勢可塑性及其分子機制,，揭示了SC雙眼神經(jīng)元眼優(yōu)勢可塑性的來源，以及與V1眼優(yōu)勢可塑性的相似性和不同點,，進一步揭示了SC雙眼神經(jīng)元眼優(yōu)勢在搜索性捕食行為中的作用,，從而在細胞、分子,、環(huán)路機制及行為學(xué)等方面明確了SC這一皮層下視覺中樞在弱視進程中存在損傷,。這一發(fā)現(xiàn)更新了當(dāng)前臨床自Hubel和Wiesel在視皮層的工作以來長期形成的對弱視發(fā)病部位和發(fā)病機制的認識，為基于SC功能損傷為靶點的弱視治療的新策略的研發(fā)提供了基礎(chǔ)實驗依據(jù),。
我院史學(xué)鋒團隊碩士研究生陳艾琳和復(fù)旦大學(xué)顧宇團隊博士研究生呼廣雷為本論文共同第一作者,，顧宇研究員和史學(xué)鋒主任醫(yī)師是本論文的共同通訊作者。本研究得到了弗吉尼亞大學(xué)蒼建華教授,，復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院張嘉漪教授,、鐘詠梅教授、翁史鈞教授,，華東師范大學(xué)周曉明教授以及上?？萍即髮W(xué)沈偉教授的指導(dǎo)和幫助。該項工作得到國家自然科學(xué)基金,、上海市科學(xué)技術(shù)委員會,、上海市科技重大專項、上海市腦科學(xué)與類腦技術(shù)中心,、臨港實驗室,、天津市“131”創(chuàng)新型人才團隊項目、天津市科學(xué)技術(shù)局,、天津市杰出青年科學(xué)基金,、天津市衛(wèi)生健康委員會、天津市津門醫(yī)學(xué)英才項目以及天津市醫(yī)學(xué)重點學(xué)科（?？疲┙ㄔO(shè)項目經(jīng)費的資助,。
史學(xué)鋒 主任醫(yī)師
醫(yī)學(xué)博士 博士生導(dǎo)師
美國匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院眼科學(xué)系訪問學(xué)者,，美國西北大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)系訪問學(xué)者,、博士后。天津市“131”人才工程第一層次,，天津市首屆杰出青年科學(xué)基金,，天津市首批衛(wèi)生計生行業(yè)高層次人才選拔培養(yǎng)工程“津門醫(yī)學(xué)英才”，天津市“131”創(chuàng)新型人才團隊負責(zé)人?，F(xiàn)任中華醫(yī)學(xué)會眼科學(xué)分會視覺生理學(xué)組委員,、中國醫(yī)師協(xié)會眼科醫(yī)師分會視覺生理學(xué)組委員、中國醫(yī)師協(xié)會眼科醫(yī)師分會青年委員會委員、天津市康復(fù)醫(yī)學(xué)會視覺康復(fù)專委會主任委員,、天津市藥理學(xué)會臨床多組學(xué)專委會副主任委員,、天津市醫(yī)學(xué)會眼科學(xué)分會視覺生理學(xué)組組長、天津市整合醫(yī)學(xué)學(xué)會轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)專委會常委,、天津市醫(yī)學(xué)會罕見病分會委員,。師從我國著名眼科專家趙堪興教授，系統(tǒng)地開展了影響雙眼視覺發(fā)育的斜視,、弱視及兒童眼病的診斷,、治療及發(fā)病機制的研究。承擔(dān)國家自然科學(xué)基金重點和面上課題,、天津市杰出青年科學(xué)基金等科研項目12項,，其中國家級項目4項，省部級項目5項,，局級項目3項,，在Nat Neurosci、eLife,、iScience,、Front. Cell. Neurosci等國內(nèi)外期刊上發(fā)表論文50余篇，獲天津市科技進步一等獎等獎勵2項,。
供稿：斜視與小兒眼科
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