MK体育平台腦科學研究院/腦功能與腦疾病全國重點實驗室顧宇課題組和天津醫科大學史學鋒團隊合作，近期在Cell Press細胞出版社期刊《細胞通訊》（Cell Reports）雜誌上在線發表了題為“A developmental critical period for ocular dominance plasticity of binocular neurons in mouse superior colliculus（小鼠上丘雙眼神經元眼優勢可塑性的發育關鍵期）”的研究論文。該研究發現小鼠上丘（SC）的雙眼神經元存在類似初級視覺皮層（V1）的眼優勢可塑性，找到了其發育關鍵期時間窗口，揭示了SC眼優勢可塑性的來源及分子機製，並且進一步證明單眼剝奪（MD）導致的SC眼優勢改變在調控小鼠捕食效率中的決定作用。
自從Hubel與Wiesel上世紀50年代研究貓V1的結構和功能開始🧑，眼優勢可塑性就成為了研究視覺發育可塑性的經典模型。可塑性是一把雙刃劍，動物從發育期到成年期神經可塑性的降低有利於神經環路的逐漸成熟與穩定，但與此同時也限製了成年後諸多腦疾病（如弱視等）的治療🧑🦰。因此，有關可塑性的研究是當今神經科學研究的熱點問題之一。V1的眼優勢可塑性業已有大量研究，經驗依賴性的可塑性在視覺系統中一直被認為主要發生在皮層水平上🚔。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換中心，其是否具有眼優勢可塑性至今未見文獻報道。另外既往研究發現，弱視患者不僅存在最佳矯正視力的降低🕒💅🏼，同時還存在註視性眼球運動🦶、視覺搜索和立體視覺功能的異常，這提示了SC可能參與弱視的發病進程。
在此背景下，該聯合研究團隊以小鼠為實驗動物，綜合運用一系列電生理學、生物化學及行為學的實驗方法，發現了SC雙眼神經元在介導眼優勢可塑性中的重要作用🤰🏽，並闡釋其眼優勢可塑性的來源及分子機製。研究發現SC雙眼神經元具有眼優勢可塑性和一個明顯的關鍵期窗口🩰👊🏿，並且SC的眼優勢可塑性獨立於V1投射👐🏻，可能源自於視網膜輸入的重構。不同於V1🧹，降解成年小鼠SC中的細胞外間質不能恢復其可塑性。進一步蛋白免疫印跡實驗揭示NR2A亞基含量隨著發育的進行逐漸升高，而NR2B亞基含量隨著發育的進行逐漸降低，藥理學阻斷NR2A、NR2B亞基均可以部分阻斷SC關鍵期內的可塑性💆🏻♀️。行為學實驗證明小鼠的搜索性捕食效率依賴於SC雙眼神經元眼優勢的維持🪖👸🏿，MD可以導致小鼠的搜索潛伏期延長🫅🏽⚁，同時搜索路徑變長，阻斷SC眼優勢偏移可以部分逆轉這種行為功能的損害🧏♂️。
綜上，該研究報道了SC雙眼神經元眼優勢可塑性及其分子機製🤽🏼🕺🏻，揭示了SC雙眼神經元眼優勢可塑性的來源，以及與V1眼優勢可塑性的相似性和不同點，進一步揭示了SC雙眼神經元眼優勢在搜索性捕食行為中的作用😵💫，從而在細胞、分子🏌️♀️、環路機製及行為學等方面明確了SC這一皮層下視覺中樞在弱視進程中存在損傷。這一發現更新了當前臨床自Hubel和Wiesel在視皮層的工作以來長期形成的對弱視發病部位和發病機製的認識，為基於SC功能損傷為靶點的弱視治療的新策略的研發提供了基礎實驗依據。
上丘雙眼神經元眼優勢可塑性來源及其機製與生理意義示意圖
顧宇課題組博士研究生呼廣雷和天津醫科大學史學鋒課題組碩士研究生陳艾琳為本論文共同第一作者，顧宇研究員和史學鋒主任醫師是本論文的共同通訊作者。本研究得到了弗吉尼亞大學蒼建華教授🔟🤿、MK体育平台腦科學研究院張嘉漪教授、鐘詠梅教授、翁史鈞教授、華東師範大學周曉明教授🧆，以及上海科技大學沈偉教授的指導和幫助🤟。
論文地址：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.113667
