你是否曾想过，当我们低头或抬头时，眼睛为什么会自动调整角度，确保我们看到的世界始终是稳定的？这背后依赖于一个古老的脑电路——前庭眼动反射（vestibulo-ocular reflex, VOR）。它使我们在头部或身体移动时，能够通过眼睛的反向运动来稳定视觉感知。然而，这一反射是如何在生命早期发育成熟的？一项由纽约大学格罗斯曼医学院（NYU Grossman School of Medicine）领导的新研究揭示了这一过程，并为未来的眼动和平衡障碍研究提供了新的思路。
这项研究发表在《Science》期刊上，围绕着脊椎动物（包括人类、鱼类和哺乳动物）如何在移动时保持稳定的凝视展开。研究人员发现，VOR电路在新生儿阶段就已经开始自我调节，而这一过程并不依赖于视觉或平衡系统的感官输入。相反，关键在于神经肌肉接头（neuromuscular junction）的成熟速度，这是连接运动神经元和眼部肌肉细胞的信号传递区域。
研究介绍
为了测试长期以来关于VOR反射是否依赖视觉反馈的观点，研究人员设计了一种装置，用于诱发斑马鱼幼体的VOR反应。斑马鱼幼体具有与人类相似的凝视稳定反射，且其透明的身体使得研究人员可以直接观察大脑细胞的变化。实验中，研究人员使用了天生失明的斑马鱼幼体，并通过倾斜它们的身体来监测眼睛的反应。结果显示，这些失明的斑马鱼幼体在倾斜时仍然能够像正常视力的幼体一样反向转动眼睛。
“这一发现表明，VOR反射的发育并不依赖于视觉或平衡系统的感官输入。”该研究的资深作者、纽约大学朗格尼健康中心耳鼻喉科、神经科学与生理学系及神经科学研究所副教授大卫·肖皮克（David Schoppik）博士表示。“了解VOR反射是如何形成的，可能有助于我们找到新的方法来对抗影响平衡或眼动的病理问题。”
关键发现
尽管过去的研究认为感官输入有助于动物学习如何在环境中正确移动，但这项新研究表明，VOR反射的调校只在反射完全成熟后才受到感官反馈的影响。更令人惊讶的是，另一组实验显示，即使没有来自重力感应器官（如耳石器）的输入，VOR反射电路仍然能够在发育过程中成熟。
为了确定限制VOR反射发育的关键因素，研究人员测量了斑马鱼在快速倾斜时，整个电路中不同神经元的反应。他们发现，中枢神经元和运动神经元在反射完全成熟之前就已经表现出成熟的反应。因此，神经肌肉接头被确认为电路中最慢成熟的部分，也是决定VOR反射发育速度的关键因素。一系列实验进一步证实，神经肌肉接头的成熟速度与斑马鱼改善反向眼动能力的速度相匹配。
研究未来
基于这一发现，肖皮克博士的研究团队将进一步探索VOR电路在人类疾病中的作用。目前的研究已经表明，运动神经元和神经肌肉接头发育的失败可能导致眼部运动系统的问题，例如常见的斜视（strabismus），即俗称的“斗鸡眼”或“懒眼”。此外，研究人员还计划深入探讨前庭电路中的中间神经元（interneurons）如何整合视觉和平衡信息，以更好地理解儿童平衡问题的成因。据估计，美国约有5%的儿童患有某种形式的平衡障碍。
“理解前庭电路如何在发育过程中形成，不仅是解决平衡问题的关键，也为开发针对儿童脑部发育障碍的治疗方案提供了基础。”该研究的第一作者佩奇·利里（Paige Leary）博士表示。
新闻来源：Science
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