细胞:中国科学家揭示光促进哺乳动物早期大脑发育的神经机制

来源：100医疗网原创2022-08-17 10336036

感官输入，包括来自环境的视觉、听觉和躯体感官输入，在婴儿大脑发育中起着关键作用。视觉(光)是哺乳动物最重要的感知，已被确定促进大脑许多区域的突触发生，这是大脑发育的标志之一。

感官输入，包括来自环境的视觉、听觉和躯体感官输入，在婴儿大脑发育中起着关键作用。视觉(光)是哺乳动物最重要的感知，已被确定促进大脑许多区域的突触发生，这是大脑发育的标志之一。然而，调节这种现象的神经机制及其对认知和学习能力的终身影响仍然未知。

在一项新的研究中，来自中国科学技术大学、中国科学院、第三军医大学、上海科技大学和合肥海关技术中心的研究人员确定了光对哺乳动物早期大脑发育的神经机制和终身影响。相关研究成果于2022年8月8日在线发表在《细胞杂志》(Cell Journal)上，论文题目为《黑视蛋白终神经节细胞介导光促进大脑发育》。通讯作者是中国科学技术大学生命科学与医学系的薛天教授和金宝研究员。

感知从视网膜开始。哺乳动物视网膜中有三种主要类型的感光细胞：视杆细胞、视锥细胞和固有感光视网膜神经节细胞(IPRGC)。与介导视觉图像编码的经典感光细胞-视杆细胞和视锥细胞不同，ipRGC通过Opn4基因编码的黑视蛋白被蓝光特异性激活，主要介导非成像视觉(NIV)功能，如光诱导、瞳孔光反射和情绪调节。在发育过程中，ipRGC对光的反应远早于视杆细胞和视锥细胞，并介导了哺乳动物最早的光感知，这表明ipRGC可能在光促进大脑发育中发挥作用。

在这项新的研究中，这些作者首次发现，与对照组(Opn4/)相比，在多感觉皮层和海马中缺乏ipRGC光敏性的新生小鼠(Opn4-/-)中，微兴奋性突触后电流(MEPSC)的频率和锥体神经元的树突棘数量减少，而在另一组中，这些突触的缺乏从出生后的黑暗中增加。此外，通过在Opn4-/-新生小鼠的ipRGC中重新表达黑视蛋白，大脑皮层和海马中的突触明显增强。这一结果表明，在新生小鼠早期脑发育中，通过ipRGC的光感知介导了光诱导的突触发生。

通过质谱分析，这些作者进一步证实了神经肽催产素是ipRGC介导的皮层和海马光诱导突触的信号分子。他们证实ipRGC投射到视上核(SON ),并表明在幼鼠中视网膜神经节细胞与视上核和室旁核(PVN)中表达催产素的神经元相连。在ipRGC介导的光感知作用下，这种投射导致视上核和室旁核的催产素神经元激活，增加脑脊液中催产素的浓度，从而促进突触发生。

图片来自cell，2022，doi :10.1016/j . cell . 2022 . 07 . 009。

为了进一步确定在早期发育阶段观察到的皮质突触缺陷对成年小鼠是否有任何长期影响，这些作者使用声音辨别任务来测试两个月大小鼠的学习能力。与对照组小鼠相比，Opn4-/-小鼠在学习速度上表现出缺陷，这种缺陷可以通过从出生开始重新表达黑视蛋白或人工激活视上核中的催产素神经元来挽救。

薛天教授表示，ipRGC的早期光感知通过ipRGC-SON-PVN连接激活了下丘脑中的催产素神经元，有助于皮质突触的形成，并证实了光促进的早期皮质发育对成人学习能力有长期影响。这项新的研究强调了生命早期的光感知对学习能力发展的重要性，因此它呼吁关注婴儿护理的适当光环境。(100yiyao.com)

参考资料：

1.胡嘉熙等。细胞，2022，doi :10.1016/j . cell . 2022 . 07 . 009

2.研究揭示光促进哺乳动物早期脑发育的神经机制

https://medical xpress.com/news/2022-08-reveals-neural-mechanism-light-promoted-early . html

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