研究揭示了哺乳动物早期大脑发育的神经机制

感官输入，包括来自环境的视觉，听觉和体感输入，在婴儿脑发育中起着至关重要的作用。Vision（Light）是对哺乳动物的最重要感知，已被确定用于促进大脑多个区域的突触发生，这是大脑发育的标志之一。然而，调节这种现象的神经机制和对认知和学习能力的终身影响仍然未知。

由中国科学技术大学生命科学与医学系的Xue Tian和Bao Jin教授（USTC）领导哺乳动物的发展。结果发表在细胞。

视觉感知始于视网膜。哺乳动物视网膜中有三种主要类型的光感受器：棒，锥和本质上光敏的视网膜神经节细胞（IPRGC）。与介导视觉图像编码的经典成像视觉光感受器棒和锥体不同，IPRGC被专门激活蓝光通过黑色素蛋白，由基因OPN4编码的OPSIN，主要介导非成像视觉功能（NIV），例如昼夜节律时钟的光夹带，瞳孔光反射和情绪调节。从发展上讲，IPRGC对光的反应比杆和锥体早得多，并介导了哺乳动物最早的光感知，这表明IPRGC可能在促进光的脑发育中发挥作用。

在这项研究中，研究人员首先发现与对照幼崽相比（OPN4^+/+），缺乏IPRGC光敏性的新生小鼠（OPN4^{- / -}）在多个感觉皮层和海马中，在多个感觉皮层和海马中的锥体神经元的树突状刺发生频率降低了，而突触发生的那些缺陷在黑暗中的另一个实验组中观察到。此外，通过在OPN4的IPRGC中重新表达黑色素蛋白^{- / -}新生儿小鼠，皮质和海马中的皮质和海马突触发生显着增强。该结果表明，通过IPRGCS的光感介导了新生儿小鼠的光促进的脑突触发生脑发展。

经过质谱，研究人员进一步将神经肽催产素确定为IPRGCS介导的光促进皮质和海马突触发生的信号分子。他们证实了IPRGC对上核（SON）的投影，并显示了视网膜神经节细胞与幼犬中SON和副脑室核（PVN）中的催产素神经元连接。该投影导致在IPRGC介导的光感下，在SON和PVN中激活催产素神经元，从而增加了在脑脊液中催产素的浓度，从而促进突触发生。

为了进一步确定在早期发育阶段观察到的皮质突触发生缺陷是否对成年小鼠产生任何长期影响，研究人员采用了合理的歧视任务来测试两个月大的小鼠的学习能力。与控制小鼠相比，OPN4^{- / -}老鼠同时，可以通过重新表达黑色素蛋白来挽救学习速度的赤字，或者可以从出生时在儿子中对催产素神经元进行人工激活。

Xue说：“ IPRGC的早期光感通过通过IPRGCS-SON-SON-PVN连接激活下丘脑催产素神经元有助于皮质突触发生，并证明了光促进的早期皮质发展对成年学习能力的影响延长了。”这项研究强调了生命早期对光的重要性发展学习能力，因此呼吁关注适合婴儿护理的适当轻型环境。

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