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科学家研究揭示人们为什么能够看到3D图像?

2020年12月02日 17:00:50字号:T|T

    来自西班牙阿利坎特UMH-CSIC的研究人员发现一种对形成双侧回路至关重要的遗传机制,这对使人体能够获得3D视觉或使运动协调成为可能。该研究成果“A Zic2-regulated switch in a noncanonical Wnt/βcatenin pathway is essential for the formation of bilateral circuits”发表在近期的《Science Advance》杂志上。

    感知3D世界并对外部刺激做出适当反应的能力在很大程度上取决于一种称为双侧的神经回路,该回路可以交流两个大脑半球,并且对于我们每天执行的许多任务至关重要。这些双侧回路既需要神经纤维的一部分与它们起源的对侧大脑半球相交,又需要另一半在其起源半球中的持久性。研究人员解释“我们已经确定的遗传机制可确保位于视网膜的部分神经元将视觉信息传递到相对的大脑半球,而Zic2蛋白会在视网膜神经元中关闭该程序,从而使视觉信号到达同一半球”。

    在先前的研究中,该团队发现Zic2能够确保神经元(轴突)延伸部分保留在其起源的同一半球中。在这项新研究中,他们发现为确保轴突保留在同一半球中,Zic2关闭了使它们越过另一大脑半球的遗传程序。这一发现是在小鼠的视觉通路中做出的,这与包括我们人类在内的其他哺乳动物的视觉通路相似。将视网膜连接到大脑的两条光学神经中的每条神经都是由大量神经纤维形成的。两条视神经以X形结构汇聚在一起,称为X形视交叉,位于大脑底部。在此发生两个大脑半球之间的信息交叉,从而使3D视觉成为可能。

    “每只眼睛都会向大脑的两侧发送视觉信息,因为位于视网膜的神经元轴突的一半穿过中脑线与相对的半球相连,而另一半避免了这种交叉以投射到大脑中解剖结构允许大脑融合从每只眼睛收到的略有不同的图像,从而产生三维感。”主要研究者解释说。Zic2充当了一个开关,以关闭允许轴突传到另一个大脑半球的遗传程序。这种“接通途径”对于大脑从来自视网膜的两个平面图像创建三维图像至关重要。

    该研究不仅阐明了图像如何从视网膜传输到大脑以进行3D透视,而且还帮助我们了解了在其他神经元回路中如何建立侧向性,例如允许我们协调运动的回路。这项工作还揭示了称为Zic2的蛋白质在称为Wnt的信号传导途径的调控中的重要作用,这对胚胎的正确发育至关重要,并且在果蝇到人类(包括小鼠)等物种之间高度保守。在诸如脊柱裂或其他与神经管闭合不完全相关的疾病以及某些类型的癌症中,这种途径通常会发生变异。这项工作中描述的有关通过Zic2调节该途径的新细节将有助于理解此类病理的起源,以试图阻止它们的出现。

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