影响大脑发育的重要因素——光
2022-08-09
视觉感知
对于幼年小鼠(P9)而言,其视网膜内的视锥细胞和视杆细胞尚未发育成熟,此时的感光细胞仅为自感光神经节细胞(ipRGCs)。而对于其发育早期,通过全暗环境饲养来剥夺视觉输入或敲除其ipRGCs中的感光蛋白——视黑蛋白(melanopsin),都会使得其无法获得任何的视觉感知。
然而,缺少视觉感知对于大脑的影响并非简单的影响到了视皮层,更影响到了听皮层、海马、前额叶等多个重要区域,大脑多个区域内的神经元树突棘形成不良、mEPSC发放频率降低。而且通过AAV介导的视黑蛋白回补可以显著的改善这一情况。
视觉环路
上述现象的产生,背后离不开一个关键性的神经肽——催产素(oxytocin),通过多种病毒失踪技术,我们可以形成完整的神经环路,视网膜中光信号经由ipRGCs投射到视上核(SON),再通过SON与视旁核(PVN)相互投射,大量促进大脑中催产素的释放。催产素大量释放并到达脑脊液,直接促进了多个大脑皮层和海马的突触形成。
成年脑认知
让研究人员十分惊讶的是,视觉刺激对于大脑早期发育的上述影响,甚至会影响到成年。研究人员测试了Go/No-go的行为学测试,观察成年动物对于声音刺激的学习能力,发现对于早期发育中由于ipRGCs不能感光而抑制大脑发育的动物,其成年对于声音刺激的学习能力也受到影响,而这种影响可以被P0重新表达视黑蛋白所改善,但是成年期间的重新表达似乎没有进展,这也充分验证了视觉刺激的巨大影响主要体现在早期发育之中。
这项研究确立了发育早期视觉(光)的输入促进脑高级认知区域神经元突触协同发育的感光、神经环路和分子机制,并揭示了发育早期光感知输入对成年后脑高级认知能力的影响。