美国麻省理工学院的神经生物科学家最新研究发现,在婴儿睁眼视觉形成前后,神经突触的加强或减弱机制存在显著差异。对于人类大脑而言,出生是一个关键分水岭:出生前已存在的神经元及其突触,在出生后会进一步形成能够支持认知、思考和学习的大量神经回路。如果这一塑造过程出现偏差,可能导致神经系统功能紊乱。
麻省理工学院的神经生物学家玛撒·康斯坦丁(Martha Constantine)及其团队主要利用实验鼠的视觉系统进行研究。由于视网膜神经元与大脑之间仅有一个突触连接,因此视觉系统成为研究神经可塑性和回路形成的理想模型。此前,大多数研究聚焦于视觉形成后青少年和成年老鼠的神经突触形成过程,而对出生后一个月内、视觉形成前的突触形成机制知之甚少。
过去,许多科学家认为视觉形成前后的突触连接机制是相同的,但最新研究推翻了这一观点。麻省理工学院的研究人员发现,在视觉形成前,大脑并非通过加强正确的突触连接来塑造回路,而是通过消除那些试图向错误方向发展的微弱突触连接。具体而言,在睁眼视觉形成前,视网膜神经元会自发形成突触,但由于大脑尚未对光刺激产生反应,它无法判断哪些突触需要强化,因此简单地消除无用的神经元连接。视觉形成后,NMDA受体(一种兴奋性谷氨酸受体)在兴奋性神经突触形成中发挥重要作用;然而,在视觉形成前,该受体的作用却是消除连接微弱的神经突触。
这项研究得到了美国国家卫生部的支持。相关发现不仅深化了我们对神经发育可塑性的理解,也为治疗因早期神经回路异常导致的神经系统疾病提供了潜在靶点。