探索光感知促进脑发育的神经机制方面取得突破性进展 揭示了发育早期光感知对成年脑高级认知能力的影响

中国科学技术大学生命科学与医学部薛天教授、鲍进特任研究员团队在探索光感知促进脑发育的神经机制方面取得突破性进展。8月8日，相关研究成果发表于《细胞》。

哺乳动物的视觉感知起始于视网膜。哺乳动物视网膜中主要存在三类感光细胞：视杆细胞、视锥细胞和视网膜自感光神经节细胞。不同于介导视觉图像编码的经典成像视觉感光细胞(视杆细胞和视锥细胞)，视网膜自感光神经节细胞通过其基因Opn4编码的感光蛋白视黑素从而特异性感知蓝光波段的光，并主要介导非成像视觉功能，如昼夜节律光调节、瞳孔光反射和光调控情绪等。

在发育过程中，视网膜自感光神经节细胞是最早具有感光功能的视网膜感光细胞，这暗示它可能是介导光促进幼年大脑发育最关键的感光细胞。

研究人员通过敲除编码视网膜自感光神经节细胞感光蛋白的基因Opn4，发现缺失视网膜自感光神经节细胞感光能力的新生鼠在出生后发育早期，其多个感觉皮层和海马椎体神经元的自发微小兴奋性突触后电流频率显著降低，且形态学显示椎体神经元的树突棘数量也显著减少;而在出生后即完全避光暗饲养的实验中，对照组与缺失该细胞感光能力的新生鼠皮层和海马的突触功能与数量没有显著差异。这一结果提示视网膜自感光神经节细胞是介导小鼠早期光感受促进脑高级认知区域突触发生的充分且必要的条件。

为探究发育早期光促进脑突触发育对成年后高级脑认知能力的影响，研究人员通过训练小鼠学习不同频率的声音刺激与奖励/惩罚的相关性，发现幼年期视网膜自感光神经节细胞光感受的缺失，会导致小鼠成年后的学习速度显著下降，而这种成年后学习能力的缺陷可以被幼年时人为激活视网膜自感光神经节细胞或视上核的催产素神经元所挽救。

该研究发现了发育早期视觉(光)感知促进大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对成年脑高级认知能力的影响，提示公共卫生研究应关注新生儿日常的光环境，进一步探索光环境对新生儿大脑发育的影响。(见习记者王敏)

关键词： 光感知促进脑发育的神经机制 视网膜感光细胞 视觉感知 幼年大脑发育