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天津市眼科醫(yī)院史學(xué)鋒團(tuán)隊(duì)與復(fù)旦大學(xué)顧宇團(tuán)隊(duì)合作揭示上丘眼優(yōu)勢(shì)可塑性的關(guān)鍵期及其調(diào)控機(jī)制與單眼形覺剝奪的影響
1月6日，天津市眼科醫(yī)院眼科學(xué)與視覺科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室史學(xué)鋒主任團(tuán)隊(duì)與復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院顧宇研究員團(tuán)隊(duì)在Cell Press細(xì)胞出版社期刊《細(xì)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(jí)視覺皮層（V1）的眼優(yōu)勢(shì)可塑性,，找到了其發(fā)育關(guān)鍵期時(shí)間窗口,，揭示了SC的眼優(yōu)勢(shì)可塑性的來(lái)源及分子機(jī)制，并且進(jìn)一步證明單眼剝奪（MD）導(dǎo)致的SC眼優(yōu)勢(shì)改變?cè)谡{(diào)控小鼠捕食效率中的決定作用,。
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圖1. 論文封面截圖
自從Hubel與Wiesel上世紀(jì)50年代研究貓V1的結(jié)構(gòu)和功能開始,，眼優(yōu)勢(shì)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(dòng)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(shí)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(diǎn)問題之一,。V1的眼優(yōu)勢(shì)可塑性業(yè)已有大量研究,，經(jīng)驗(yàn)依賴性的可塑性在視覺系統(tǒng)中一直被認(rèn)為主要發(fā)生在皮層水平上。然而,，SC（在低等動(dòng)物中又稱為視頂蓋）作為一個(gè)在進(jìn)化中高度保守的多感官整合和感覺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換中心,，其是否具有眼優(yōu)勢(shì)可塑性至今未見文獻(xiàn)報(bào)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(shí)還存在注視性眼球運(yùn)動(dòng),、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(tuán)隊(duì)以小鼠為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,，綜合運(yùn)用一系列電生理學(xué),、生物化學(xué)及行為學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，發(fā)現(xiàn)了SC雙眼神經(jīng)元在介導(dǎo)眼優(yōu)勢(shì)可塑性中的重要作用,，并闡釋其眼優(yōu)勢(shì)可塑性的來(lái)源及分子機(jī)制,。研究發(fā)現(xiàn)SC雙眼神經(jīng)元具有眼優(yōu)勢(shì)可塑性和一個(gè)明顯的關(guān)鍵期窗口，并且SC的眼優(yōu)勢(shì)可塑性獨(dú)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(xì)胞外間質(zhì)不能恢復(fù)其可塑性,。進(jìn)一步蛋白免疫印跡實(shí)驗(yàn)揭示NR2A亞基含量隨著發(fā)育的進(jìn)行逐漸升高,，而NR2B亞基含量隨著發(fā)育的進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(shì)的維持,，MD可以導(dǎo)致小鼠的搜索潛伏期延長(zhǎng),，同時(shí)搜索路徑變長(zhǎng)，阻斷SC眼優(yōu)勢(shì)偏移可以部分逆轉(zhuǎn)這種行為功能的損害,。
綜上,，該研究報(bào)道了SC雙眼神經(jīng)元眼優(yōu)勢(shì)可塑性及其分子機(jī)制，揭示了SC雙眼神經(jīng)元眼優(yōu)勢(shì)可塑性的來(lái)源,，以及與V1眼優(yōu)勢(shì)可塑性的相似性和不同點(diǎn),，進(jìn)一步揭示了SC雙眼神經(jīng)元眼優(yōu)勢(shì)在搜索性捕食行為中的作用，從而在細(xì)胞,、分子,、環(huán)路機(jī)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(jìn)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(lái)長(zhǎng)期形成的對(duì)弱視發(fā)病部位和發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí),，為基于SC功能損傷為靶點(diǎn)的弱視治療的新策略的研發(fā)提供了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)依據(jù),。
我院史學(xué)鋒團(tuán)隊(duì)研究生陳艾琳和復(fù)旦大學(xué)顧宇團(tuán)隊(duì)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)周曉明教授以及上海科技大學(xué)沈偉教授的指導(dǎo)和幫助,。該項(xiàng)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金,、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、上海市科技重大專項(xiàng),、上海市腦科學(xué)與類腦技術(shù)中心,、臨港實(shí)驗(yàn)室,、天津市131創(chuàng)新型人才團(tuán)隊(duì)項(xiàng)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(huì)、天津市津門醫(yī)學(xué)英才項(xiàng)目以及天津市醫(yī)學(xué)重點(diǎn)學(xué)科（?？疲┙ㄔO(shè)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的資助,。
供稿：斜視與小兒眼科
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