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天津市眼科醫(yī)院史學(xué)鋒團(tuán)隊與復(fù)旦大學(xué)顧宇團(tuán)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(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)實驗室史學(xué)鋒主任團(tuán)隊與復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院顧宇研究員團(tuán)隊在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(jī)制,，并且進(jìn)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。
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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┑闹委煛Ｒ虼?，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(rèn)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(jìn)化中高度保守的多感官整合和感覺運(yùn)動轉(zhuǎn)換中心，其是否具有眼優(yōu)勢可塑性至今未見文獻(xiàn)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(yùn)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(tuán)隊以小鼠為實驗動物，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(jī)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(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驗揭示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(jī)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(diǎn),，進(jìn)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(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長期形成的對弱視發(fā)病部位和發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識,，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)實驗依據(jù),。
我院史學(xué)鋒團(tuán)隊研究生陳艾琳和復(fù)旦大學(xué)顧宇團(tuán)隊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(tuán)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(diǎn)學(xué)科（?？疲┙ㄔO(shè)項目經(jīng)費(fèi)的資助。
供稿：斜視與小兒眼科
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