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研究目的 采用细胞外记录技术、血氧水平依赖功能磁共振成像(BOLD-fMRI)技术、免疫组化技术和体视学方法探讨斜视性弱视视皮层神经元时空特性的改变及其相关机制,从多方面、深层次揭示斜视性弱视的可能机制。 研究方法 (1)以扫描正弦光栅刺激,应用细胞外记录技术检测10只正常猫、17只斜视性弱视猫(6只轻度、7只中度、4只重度)纹状皮层细胞的放电水平。定性研究正常猫、斜视性弱视猫皮层细胞的双眼驱动细胞及眼优势柱分布;定量比较斜视性弱视猫两眼驱动皮层细胞的最优空间频率、时间频率及其整合时间。 (2)采用不同空间频率的黑白棋盘方格翻转刺激,以GE1.5T磁共振成像系统采集15例斜视性弱视、10例正常人全脑BOLD-fMRI数据。对视觉相关皮层进行功能定位;定量比较斜视性弱视与正常人皮层双眼像素指数以及斜视性弱视两眼驱动皮层神经元的平均活动水平;对BOLD-fMRI信号强度与视力进行相关分析。 (3)以5-HT2CR的单克隆抗体分别检测发育不同时限8只正常发育猫、8只斜视猫视皮层17区5-HT2CR的表达。定量比较正常发育猫与斜视猫视皮层17区5-HT2CR在生后第3周、6周、9周和6月龄的表达差异。 (4)应用透射电子显微镜、体视学分析方法分别检测4只正常发育猫、4只斜视性弱视猫视皮层17区神经元突触数量和突触结构参数的变化。定量比较正常发育猫与斜视性弱视猫视皮层17区突触数密度、突触间隙宽度、突触后致密物厚度、突触活性带长度和突触界面曲率的差异。天津医科大学博士学位论文研究结果 (l)斜视性弱视猫视皮层双眼驱动细胞较正常猫减少。眼优势柱分布与弱视程度有关:其中,重度弱视的眼优势柱向对侧眼转移,轻中度弱视的眼优势柱未见明显转移。与对侧眼相比,斜视性弱视弱视眼驱动皮层细胞的最优空间频率、整合时间下降,两眼最优时间频率调谐差异无显著性。 (2)正常人与斜视性弱视枕叶视皮层、颖下回、后顶叶都有不同程度的兴奋。主要兴奋区位于距状裂周围的枕叶视皮层,与正常人相比,斜视性弱视不仅兴奋区减小,双眼像素指数亦明显下降。选用高空间频率刺激时,弱视眼驱动皮层神经元平均活动水平较对侧眼降低。视力与皮层BOLD逾以犯信号强度无相关性。 (3)正常发育猫视皮层神经元5一H几cR表达的构筑清晰,层次分明。在空间分布上,视皮层各层均可见5HTZeR染色阳性细胞,其表达以n一W层信号相对较强,V一Vl层表达信号较弱。在时间分布上,5一HTZcR的表达水平随年龄增加,在生后第6周达高峰,然后逐渐下降,6月龄猫(成年猫)5一几cR表达与9周龄猫接近。与正常猫相比,斜视性弱视5一H几cR表达水平下降,其生后第6周、第9周和6月龄猫5.HTZeR表达水平的差异无显著性。 (4)正常发育猫视皮层的突触以轴一树突触占优势,其突触前成分含有清亮的圆囊泡或颗粒囊泡。此外,还可见轴一树突棘突触、轴一体突触。斜视性弱视猫轴一树突触及树突棘数明显减少,树突短而分支少,树突棘面积减小,棘茎变短。突触形态结构参数的研究发现,正常发育猫视皮层突触界面曲率增大,笑型和愁型突触有增多趋势。与正常发育猫相比,斜视性弱视突触前后膜界面减小,活性区长度下降,突触后致密物明显变薄,突触间隙较宽。结论 (l)斜视性弱视视功能损害与两眼间异常相互作用以及弱视眼驱动视皮层神经元的时空特性及其对外界信息的整合发生异常有关。斜视性弱视的皮层损害不仅限于初级视皮层,其纹外皮层同样存在功能特性的异常。甘天津医科大学博士学位论文 (2)斜视性弱视的形态学改变表现为视皮层17区神经元突触数量的减少和突触结构的变化。 (3)5一H几cR是调控视觉发育敏感期及其可塑性的重要因子,斜视性弱视视功能改变的结构基础不仅在细胞水平,也表现在分子水平。 (4)斜视性弱视的可能机制是:发育早期斜视一双眼感受野异常一视觉注意的改变引发两眼间异常相互作用一斜视眼传入神经活动减少一视皮层神经元及其神经环路内、外环境因素变化(神经递质、神经调质、受体等)以长时程增强为基础的突触可塑性发生变化突触数量与结构发育异常,最终表现为弱视视功能改变。 (5)针对突触可塑性的干预治疗将为弱视的药物治疗提供新的思路和可育琶。