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早期视觉经验重塑视网膜,行为随之改变

早期视觉经验重塑视网膜,行为随之改变

长期以来,神经科学领域普遍认为,早期视觉经验对大脑皮层回路的塑造作用至关重要。诺贝尔奖得主Hubel和Wiesel的开创性工作表明,单眼视觉剥夺会导致皮层重塑,偏向另一只眼睛。同样,在特定视觉环境中(例如,仅有垂直或水平条纹)饲养的动物,其皮层神经元的方向选择性也会随之调整。

然而,一项发表在《Neuron》杂志上的最新斑马鱼研究颠覆了这一传统认知,揭示了这种经验依赖性可塑性同样发生在视网膜本身,并能导致动物行为的持久性改变。加州大学伯克利分校神经科学教授Marla Feller(未参与此项研究)评论道:“学界普遍认为视网膜活动对视网膜本身没有影响,它总是作为下游过程的输入。”

此前的研究表明,视网膜中自发性神经活动波(始于产前并持续到小鼠睁眼)有助于塑造视觉回路。但这项新研究首次证明,动物所见的具体视觉内容能够诱发视网膜活动,进而改变视网膜中间神经元的形态和功能,并影响包括行为在内的下游过程,Feller教授补充说。

脊椎动物的视网膜在神经连接方面存在许多共性。在视网膜中,多层中间神经元将光感受器接收到的像素化输入转化为编码视觉环境特征的独特信息通道。伦敦国王学院发育神经生物学教授、本研究的首席研究员Robert Hindges指出,这种共性包括无长突细胞,它们是种类最丰富的中间神经元之一。

Hindges及其同事在2013年曾报道,斑马鱼中表达细胞黏附分子teneurin-3的无长突细胞对与其自身物理方向平行的视觉刺激产生响应,并且这些细胞对于建立方向选择性至关重要。小鼠和兔子也拥有类似的无长突细胞,它们能够塑造视网膜神经节细胞的方向选择性。

Hindges教授表示,鉴于无长突细胞在视觉处理中的关键作用以及它们可进行基因标记的特性,它们成为了研究视觉环境对视网膜发育可塑性影响的理想切入点。这项最新研究深入探讨了早期视觉输入如何通过重塑这些关键的视网膜中间神经元,从而对整个视觉系统乃至动物行为产生深远影响,为理解视觉系统发育障碍和相关疾病提供了新的视角。


参考文献: Robert Hindges, et al. Early visual experience reshapes retinal interneurons and alters behavior. Neuron, 2023; DOI: 10.1016/j.neuron.2023.05.001
(责任编辑:scinews)