光环境或影响新生儿大脑发育、光环境或影响新生儿大脑发育的因素是

近日，中国科学技术大学生命科学与医学系田雪教授和包进研究员团队在揭示光促进幼年哺乳动物大脑发育的神经机制方面取得突破性进展。相关研究成果近期发表在国际知名期刊《细胞》上。作为人类最重要的感觉输入，发育早期的视觉（光）感知可以促进多个大脑区域的协调发育和高级大脑功能的形成。此前的研究表明，出生后在完全黑暗、避光的环境中饲养可以减缓幼鼠多个感觉皮层突触的形成，而神经肽催产素可能是介导这一过程的关键分子。然而，目前尚不清楚早期发育过程中视觉（光）是如何被感知的，哪些神经回路和分子机制促进了多个大脑区域的协调发育，以及儿童期视觉（光）剥夺对成年后高级大脑功能的影响。哺乳动物的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感光细胞：杆细胞、视锥细胞和视网膜自身感光神经节细胞。与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不同，视网膜自身感光神经节细胞通过其基因Opn4编码的感光蛋白黑色素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、光调节情绪等。在发育过程中，视网膜自身光敏神经节细胞是最早具有感光功能的视网膜感光细胞，这表明它们可能是介导光促进年轻大脑发育的最关键的感光细胞。研究人员首先敲除编码视网膜自身感光神经节细胞感光蛋白的基因Opn4，发现缺乏该细胞感光能力的新生小鼠在出生后早期发育过程中多个感觉皮层和海马锥体神经元具有自发性微兴奋性。突触后电流频率显着降低，形态学显示锥体神经元树突棘数量也显着减少。在出生后完全避光和避光的实验中，对照组和缺乏这种细胞感光能力的新生小鼠皮层和海马之间的突触功能和数量没有显着差异。这一结果表明视网膜自身感光神经节细胞可能介导出生后大脑中光促进突触发生的现象。此外，通过在缺乏细胞感光能力的新生小鼠的视网膜细胞中快速重新表达感光蛋白，可以显着改善皮层和海马的突触发生，证明在发育早期，细胞介导小鼠的早期感光。促进大脑高级认知区域突触发生的充分必要条件。为了进一步探究这种细胞的光感知促进皮层和海马突触发生的回路和分子机制，研究人员利用质谱检测、新生小鼠大脑和视网膜神经追踪和调节，发现当细胞受光激活后，它会通过视网膜自感光神经节细胞-视上核-室旁核神经回路从视网膜到下丘脑激活视上核和室旁核中的催产素神经元，从而增加脑脊液中催产素的浓度；而催产素作为神经元突触建立的关键调节分子之一，直接促进多个大脑皮层和海马突触的形成。为了探索早期发育中光促进的大脑突触发育对成年期高级大脑认知能力的影响，研究人员训练小鼠学习不同频率的声音刺激与奖励/惩罚之间的相关性，结果发现光感受能力的缺失这个细胞在幼儿期。导致小鼠成年后的学习速度显着下降，而这种成年后学习能力的缺陷可以通过在童年时期人工激活该细胞或视上核中的催产素神经元来挽救。

综上所述，本研究揭示了早期发育中视觉（光）感知促进大脑高级认知区神经元突触协调发育的光感受器、神经回路和分子机制，揭示了光感知对早期发育的影响。成人大脑高级认知的发展。能力的影响。研究结果提示公共卫生研究应关注新生儿日常光环境，进一步探讨光环境对新生儿大脑发育的影响。