徐敏組大腦半球視覺空間偏好的環路機制關聯詳解

瀏覽次數：1084　發布日期：2023-9-4　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

2023年8月25日，《Nature Communications》期刊在線發表題為《A Frontal Transcallosal Inhibition Loop Mediates Interhemispheric Balance in Visual Processing》的研究論文，該研究由中國科學院腦智卓越中心徐敏研究組與上海交通大學醫學院張思宇研究組合作共同完成。

兩側大腦半球之間的信息交流對于感覺信息的處理至關重要，而胼胝體作為大腦中最大的白質結構，連接了許多腦區。過去的研究發現，額頂葉皮層損傷導致的跨胼胝體抑制失衡會打破兩側大腦之間的活性平衡，嚴重時動物會出現忽視損傷對側空間中出現的視覺刺激的情況。然而，這一現象背后的神經環路機制仍不明確。

為了探究這一問題，研究人員改進了視覺刺激變化檢測任務，通過將視覺刺激置于小鼠兩側單眼區從而有利于檢測雙側半球間的相互作用，綜合運用單細胞鈣成像、光遺傳以及腦片電生理等多項技術，發現左右兩側前扣帶回皮層ACA間存在由跨胼胝體投射的錐體神經元CPN和接受跨胼胝體投射的PV+神經元（PV+cal neuron）組成的抑制性通路，該環路控制雙側半球間跨胼胝體抑制平衡從而在視覺空間信息處理中發揮重要作用。在一側前額葉受損的情況下，增強受損對側前額葉PV+神經元活性從而重平衡雙側半球間活性可糾正受損導致的視覺空間偏好，與靈長類中觀察到的“Sprague effect”類似，提示前扣帶回主要參與視覺空間變化檢測中視覺選擇性注意相關成分。

偏好對側視覺刺激反應的CPN數量要明顯多于偏好同側刺激的CPN，而且平均記錄到的所有CPN的反應顯示在對側任務中的反應強于同側任務中的反應，說明CPN主要負責處理對側空間的視覺信息。光遺傳激活CPN使對側行為變好，同側行為變差，抑制則得到相反的結果，這表明CPN調控了雙側半球間ACA競爭性的相互作用。

更為重要的是，在單側ACA受損小鼠的受損對側ACA區域短暫提高PV+神經元的活性（僅在任務學習階段提升PV+神經元活性）可以逆轉單側ACA受損帶來的視覺空間偏好，并長期提升損傷對側的視覺變化檢測表現。臨床上部分單側額頂葉視覺選擇性注意網路受損的中風病人會表現出忽視損傷對側空間視覺刺激的半側空間忽視癥，該工作提示增強受損對側的跨胼胝體抑制可能是治療相應注意缺陷疾病的新思路。