[所屬分類:新聞動態(tài)] [發(fā)布時間:2020-4-9] [發(fā)布人:] [閱讀次數(shù):] [返回]

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美國國立眼科研究所(NEI)的研究人員已經(jīng)定義了小鼠在視覺事件上鍵入所需的關(guān)鍵時間窗口。當(dāng)大腦處理視覺信息時，稱為上丘的進(jìn)化上保守的區(qū)域會通知大腦其他區(qū)域已發(fā)生事件。在特定的100毫秒窗口內(nèi)抑制此大腦區(qū)域可抑制小鼠的事件感知。了解這些早期的視覺處理步驟可能會對影響知覺和視覺注意的疾病產(chǎn)生影響，例如精神分裂癥和注意缺陷多動障礙(ADHD)。

理查德·克拉茲利斯(Richard Krauzlis)博士說：“視覺最重要的方面之一就是快速發(fā)現(xiàn)重要事件，例如發(fā)現(xiàn)威脅或獲得獎勵的機(jī)會。我們的結(jié)果表明，這取決于中腦的視覺處理，而不僅是視覺皮層�！� NEI眼動與視覺選擇部分負(fù)責(zé)人，該研究的高級作者。

人們知道自己已經(jīng)看過某物的能力-取決于眼睛和大腦的共同協(xié)作。視網(wǎng)膜中產(chǎn)生的信號通過視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞神經(jīng)纖維到達(dá)大腦。在小鼠中，85%的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞與上丘相連。上丘提供了這些動物的大部分早期視覺處理。在靈長類動物中，高度復(fù)雜的視覺皮層承擔(dān)了更多的視覺處理負(fù)荷，但仍有10%的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞與上丘相連，后者負(fù)責(zé)基本但必要的知覺任務(wù)。

這些任務(wù)之一是檢測發(fā)生了視覺事件。上丘吸收來自視網(wǎng)膜和皮質(zhì)的信息，并且當(dāng)有足夠的證據(jù)表明視野中發(fā)生了事件時，上丘神經(jīng)元會發(fā)射光。進(jìn)行感知決策的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)包括讓一個人(如人或猴子)觀察垂直光柵(一系列模糊的垂直黑白線)的圖像，并確定光柵是否或何時旋轉(zhuǎn)。2018年，Krauzlis和Wang將這些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于小鼠，為研究開辟了新途徑。

“盡管我們必須謹(jǐn)慎地將小鼠的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為人類的數(shù)據(jù)，但由于視覺系統(tǒng)的差異，小鼠具有與人類相同的事件檢測和視覺注意的許多基本機(jī)制。小鼠可用的遺傳工具使我們能夠研究如何特定的基因和神經(jīng)元參與控制知覺�！痹撗芯康牡谝蛔髡週upeng Wang博士說。

在這項(xiàng)研究中，Wang及其同事使用了一種稱為光遺傳學(xué)的技術(shù)來隨著時間的流逝嚴(yán)格控制上丘的活動。他們使用轉(zhuǎn)基因小鼠，以便可以使用光束打開或關(guān)閉上丘神經(jīng)元。該開-關(guān)開關(guān)可以精確計時，使研究人員能夠準(zhǔn)確確定何時需要上丘神經(jīng)元來檢測視覺事件。研究人員訓(xùn)練他們的小鼠在看到視覺事件(垂直光柵旋轉(zhuǎn))時舔嘴，并避免舔嘴。

抑制上丘膠質(zhì)細(xì)胞，使小鼠報告自己見過事件的可能性降低，而一旦這樣做，它們的決定就需要更長的時間。視覺事件發(fā)生后，抑制必須在100毫秒(十分之一秒)的間隔內(nèi)發(fā)生。如果抑制時間超出了100毫秒的時間范圍，則鼠標(biāo)的決定大部分不會受到影響。這種抑制作用是側(cè)面特異性的：因?yàn)橐暰W(wǎng)膜細(xì)胞越過并連接到頭部另一側(cè)的上丘(左眼連接到右上丘，反之亦然)，從而抑制了上丘的右邊左側(cè)對刺激的情緒低落，但右側(cè)沒有。

Wang說：“能夠以如此精確的時間暫時阻止神經(jīng)信號的傳輸，是在小鼠中使用光遺傳學(xué)的最大優(yōu)勢之一，并且可以準(zhǔn)確地揭示關(guān)鍵信號何時通過電路�！�

有趣的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)老鼠被迫無視其視野中其他地方發(fā)生的事情時，具有抑制上丘的缺陷更為明顯。本質(zhì)上，如果沒有上丘的活動，小鼠就無法忽略分散注意力的視覺事件。這種忽略視覺事件的能力(稱為視覺注意力)對于在現(xiàn)實(shí)世界中導(dǎo)航復(fù)雜的視覺環(huán)境至關(guān)重要。