由岩手大学富田浩教授和正景学院大学片山正宏教授领导的研究小组最近开展的一项新研究表明,在遗传性失明的老鼠中,大脑皮层视觉皮层对声音的反应增强这是通过视觉皮层活动的简单可视化技术发现的。
众所周知,大脑表现出“大脑可塑性”,即大脑功能根据外界刺激而发生变化。据报道,当失明时,听觉和触觉等感觉功能会代替视觉而增强,但此时大脑功能的变化尚未完全阐明。
本实验使用的动物是基因失明的RCS大鼠,其视网膜已正常形成,但感光细胞,即视网膜中的感光细胞,从出生后3周开始退化,到出生后3个月,几乎所有的感光细胞都退化了,导致失明。
当我们检查3个月大的RCS大鼠的视网膜层结构时,视网膜层的厚度明显比正常大鼠薄,证实了感光细胞变性。此外,没有观察到对光刺激的反应,证实失明。
利用内源性光信号成像(IOS)方法,可视化视觉皮层的活动,我们发现,在视力正常的大鼠中,当出现屏幕上流动的条纹图案的视觉刺激时,双侧视觉皮层会观察到活动,但在失明大鼠中,视觉皮层没有与视觉刺激相关的活动。另一方面,在正常大鼠中,视觉皮层对声音(听觉)刺激没有观察到任何反应,但在失明大鼠中,观察到明显的视觉皮层对听觉刺激做出反应。
这表明,视觉皮层中传统上负责处理视觉信息的神经元,由于失明而变成了与听觉皮层一样对听觉刺激做出反应的神经元。使用IOS方法识别大脑活动区域的方法可用于评估视觉重建治疗,也可用于阐明大脑可塑性的机制。