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弱视患者的新希望 精选

已有 7408 次阅读 2014-6-30 07:31 |个人分类:自然科学|系统分类:海外观察

根据2010年中国医学会眼科分会的最新定义,弱视主要指,在眼球、视通路没有明显器质性病变情况下,最佳矫正视力达不到和发育期相符的视力值的功能性疾病。例如:2岁的正常视力在0.5左右、4岁在0.8左右、5岁以上>1.0。视觉系统主要分为两部分。(1)视器官、视通路等外周系统,负责从外界获取视觉信息;(2)大脑枕叶皮层等视觉中枢系统,负责处理视觉信息。WieselHubel等人的研究证实,弱视病变位置位于大脑视中枢,引起弱视的根本原因是在视觉功能发育的关键窗口期,单侧视觉信号剥夺导致中枢视觉神经系统功能发育障碍导致。由于视觉信号缺乏,导致弱视患儿的大脑视中枢无法获得大量输入信息的刺激,这种刺激是神经功能发育的基础。弱视在临床上表现为明显地视觉影像模糊,无法准确地判断物体的方位和远近。弱视给患者带来生活和工作的许多不便,但对弱视的治疗一直是临床眼科和基础研究领域难以逾越的障碍。过去常规的方法是尽量刺激患者患眼,但效果并不理想,最近这一研究发现,也许需要在运动中刺激才可以获得满意效果。

2014626日发表在eLife的一项研究证明,跑步可帮助生命早期视觉剥夺致盲恢复视力。这一研究证明了大脑确实具有可塑性,就是根据需要进行功能新建的能力。神经科学家一直认为大脑可塑性是学习功能的重要基础。


50年前,神经生理学家David HubelTorsten Wiesel破解了从视网膜到大脑的信息传递编码方式,他们还发现,在生命早起大脑视觉皮层必须获得来自双眼的视觉信号才能正常发育,如果一只眼睛的视觉在关键期被剥夺,如一只眼睛在次期间被遮盖,就会导致弱视。弱视是只视力极弱接近于失明的状态,如果患者出生时存在眼睑下垂、白内障等严重影响单眼视力的缺陷,没有在关键时期及时纠正,会发生严重的弱视,即使成年期对眼睛进行治疗,也无法恢复视力。人群中更常见的轻度弱视原因是幼儿时期发生斜视。

2010年,加州大学神经科学家Christopher NiellMichael Stryker发现,动物在奔跑过程中能加倍提高视觉皮层对视觉信息的反应。Stryker认为这一现象具有十分重要的生理意义,因为这可以让动物在运动中保持更有效的信息采集效率,有利于保持理想的运动状态(类似于导航)。运动过程由于视野变化频繁,需要采集更多视觉信息,在静止休息状态,降低视觉信息的反应性有利于节约能量。这应该是生命进化过程中有效适应环境的必然结果。Stryker说,视觉收集的是非接触远距离环境信息,这不同于触觉只能探测身体附近的信息。

根据神经活动能刺激可塑性这个被神经科学领域广泛接受的假说,Stryker和同事MegumiKaneko认为奔跑估计能影响视觉皮层的可塑性。他们首先在视觉发育关键期(持续到关键期后)将小鼠单眼遮挡数月成功诱导出单眼弱视,然后将动物(缝合的?)眼睛打开,并将这些动物分成2组。1组动物放置于多种复杂(noisy)视觉环境中,每天让动物在转轮上跑步训练4小时,连续训练3周。视觉信息的选择是依据可刺激覆盖所有初级视觉皮层的视觉信号。他们记录动物大脑的内在信号图像,这种方法类似于功能核磁共振成像。

1周后,结果显示出皮层和遮挡眼之间的联系得到加强,2周后,这种反应已经和未遮挡侧正常眼的反应接近,对照组动物视觉皮层对遮挡侧眼睛视觉信号的反应仍然十分微弱,和正常侧的差距一直十分大。进一步研究发现,单纯奔跑或单纯视觉刺激都无法产生这一效应,小鼠视觉恢复的模式具有明显刺激特异性。在奔跑中如果采用复杂视觉信息刺激,对移动杆的视力敏感性无法恢复,反之亦然。如果结果如故,那么人类弱视的治疗将会迎来希望。

加州大学神经生物学家Massimo Scanziani说,这一研究结果令人鼓舞,具有鲁棒性。这一研究十分强大,具有很强的可重复性,是进一步深入研究机制的理想模式。Stryker对这一研究结果是否适合于人类无从确认,但他们已经计划开展人类研究。

 

本研究中使用的关键技术是参考2008年的文章。Kaneko M, Hanover JL, England PM, Stryker MP. 2008. TrkB kinase is required for recovery, but not loss, of cortical responses following monocular deprivation. Nat Neurosci11:497–504. doi: 10.1038/nn2068

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2413329/

根据原文章的描述为内源光学成像Optical imaging of intrinsic signals。是根据更早期的描述进行改进的,http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2553096/该方法是2003年最早使用的方法。http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627303002861

该方法是在过去光学脑皮层功能成像技术的基础上进行的改进,利用持续性周期性刺激,结合持续性信号采集和分析,将神经元活动的空间分辨率大大提高。

http://www.nature.com/news/running-cures-blind-mice-1.15476



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