科學(xué)家研究揭示人們?yōu)槭裁茨軌蚩吹?D圖像?

來自西班牙阿利坎特UMH-CSIC的研究人員發(fā)現(xiàn)一種對(duì)形成雙側(cè)回路至關(guān)重要的遺傳機(jī)制，這對(duì)使人體能夠獲得3D視覺或使運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)成為可能。該研究成果“A Zic2-regulated switch in a non?canonical Wnt/βcatenin pathway is essential for the formation of bilateral cir?cuits”發(fā)表在近期的《Science Advance》雜志上。

感知3D世界并對(duì)外部刺激做出適當(dāng)反應(yīng)的能力在很大程度上取決于一種稱為雙側(cè)的神經(jīng)回路，該回路可以交流兩個(gè)大腦半球，并且對(duì)于我們每天執(zhí)行的許多任務(wù)至關(guān)重要。這些雙側(cè)回路既需要神經(jīng)纖維的一部分與它們起源的對(duì)側(cè)大腦半球相交，又需要另一半在其起源半球中的持久性。研究人員解釋“我們已經(jīng)確定的遺傳機(jī)制可確保位于視網(wǎng)膜的部分神經(jīng)元將視覺信息傳遞到相對(duì)的大腦半球，而Zic2蛋白會(huì)在視網(wǎng)膜神經(jīng)元中關(guān)閉該程序，從而使視覺信號(hào)到達(dá)同一半球”。

在先前的研究中，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)Zic2能夠確保神經(jīng)元（軸突）延伸部分保留在其起源的同一半球中。在這項(xiàng)新研究中，他們發(fā)現(xiàn)為確保軸突保留在同一半球中，Zic2關(guān)閉了使它們?cè)竭^另一大腦半球的遺傳程序。這一發(fā)現(xiàn)是在小鼠的視覺通路中做出的，這與包括我們?nèi)祟愒趦?nèi)的其他哺乳動(dòng)物的視覺通路相似。將視網(wǎng)膜連接到大腦的兩條光學(xué)神經(jīng)中的每條神經(jīng)都是由大量神經(jīng)纖維形成的。兩條視神經(jīng)以X形結(jié)構(gòu)匯聚在一起，稱為X形視交叉，位于大腦底部。在此發(fā)生兩個(gè)大腦半球之間的信息交叉，從而使3D視覺成為可能。

“每只眼睛都會(huì)向大腦的兩側(cè)發(fā)送視覺信息，因?yàn)槲挥谝暰W(wǎng)膜的神經(jīng)元軸突的一半穿過中腦線與相對(duì)的半球相連，而另一半避免了這種交叉以投射到大腦中解剖結(jié)構(gòu)允許大腦融合從每只眼睛收到的略有不同的圖像，從而產(chǎn)生三維感。”主要研究者解釋說。Zic2充當(dāng)了一個(gè)開關(guān)，以關(guān)閉允許軸突傳到另一個(gè)大腦半球的遺傳程序。這種“接通途徑”對(duì)于大腦從來自視網(wǎng)膜的兩個(gè)平面圖像創(chuàng)建三維圖像至關(guān)重要。

該研究不僅闡明了圖像如何從視網(wǎng)膜傳輸?shù)酱竽X以進(jìn)行3D透視，而且還幫助我們了解了在其他神經(jīng)元回路中如何建立側(cè)向性，例如允許我們協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的回路。這項(xiàng)工作還揭示了稱為Zic2的蛋白質(zhì)在稱為Wnt的信號(hào)傳導(dǎo)途徑的調(diào)控中的重要作用，這對(duì)胚胎的正確發(fā)育至關(guān)重要，并且在果蠅到人類（包括小鼠）等物種之間高度保守。在諸如脊柱裂或其他與神經(jīng)管閉合不完全相關(guān)的疾病以及某些類型的癌癥中，這種途徑通常會(huì)發(fā)生變異。這項(xiàng)工作中描述的有關(guān)通過Zic2調(diào)節(jié)該途徑的新細(xì)節(jié)將有助于理解此類病理的起源，以試圖阻止它們的出現(xiàn)。