双眼视觉训练对视觉敏感期后屈光参差性恒河猴弱视模型视功能重塑的作用及机制研究

The amblyopia after visual sensitive period is thought to be incurable. The most common type of amblyopia after visual sensitive period is anisometropic amblyopia, mainly caused by the imbalance of interocular inhibition. We and other researchers have demonstrated the binocular vision training against binocular inhibition is effective and sustainable in the amblyopia after visual sensitive period, but its mechanism is still unknown. Previous studies indicated that γ-aminobutyric acid (GABA) mediated intracortical inhibition is one of the important factors of visual cortex plasticity, whereas the neuronal peripheral network (PNNs) remodeling is a key factor in maintaining the visual cortex plasticity and chondroitin connection protein (Crtl1) is a key factor in the formation of PNNs. We hypothesize that “binocular therapy” might reactivate visual cortical plasticity by reducing GABAergic inhibition, thus triggering the visual cortex plasticity and the PNNs remodeling. In present study, we will investigate the effects of binocular therapy on the changes of visual function, cortical inhibition and shift of the ocular dominance, as well as the changes of GABA content, distribution and expression of GABA A receptor, morphology and density of PNNs and Crtl1 protein expression in visual cortex by using anisometropic amblyopia model established in rhesus monkeys. We will also investigate whether the modulation of GABA system function might affect the parameters mentioned above by pharmacological tools, thereby exploring the mechanisms of binocular therapy on visual function plasticity in anisometropic amblyopia. This study will provide theoretical basis for effective clinical therapies of anisometropic amblyopia.

传统认为视觉敏感期后弱视不能治疗。屈光参差性弱视是临床上最常见的敏感期后弱视，主要由不平衡的双眼间抑制所致。我们前期研究和文献证实针对双眼间抑制的双眼视觉训练对敏感期后弱视有效且能维持，但其机制尚不明。既往研究发现GABA介导的皮层内抑制是视皮层可塑性开闭的重要因素之一，神经元周围网(PNNs)的重构可能是维持视皮层重塑的关键因素，而软骨素连接蛋白Crtl1又是促发PNNs形成的关键因素。我们推测，双眼视觉训练可能通过减弱GABA能抑制，开启视皮层重塑和PNNs重构。本课题基于我们熟悉的屈光参差性恒河猴弱视模型，通过双眼视觉训练，观察视功能、抑制、优势柱、视皮层GABA含量的动态变化及GABA A受体、PNNs的形态和密度及Crtl1的变化；进一步通过药理学手段干预GABA系统功能，观察上述指标的改变，从而探索双眼视觉训练对敏感期后弱视视功能重塑的作用和机制，为临床治疗提供理论依据和方向。

传统认为视觉发育关键期后的弱视治疗无效。本团队前期研究和文献证实双眼视觉训练或知觉学习等弱视治疗对关键期后弱视有效且能维持，这提示关键期后视觉可能仍有可塑性，但其机制尚不明。本团队拟利用食蟹猴作为研究对象，探索重新开启灵长类关键期后视觉可塑性的机制。这是一项需要进行数年的慢性动物实验，建立单眼弱视猴模型是研究的首要基础，并且亟需一种可长期动态观察食蟹猴视功能发育、损害的客观、快速、无创的检测方法。. 本研究一方面利用3D打印技术，自主开发“个性化定制造模用头盔”，通过单眼-10.0D远视性离焦诱导出食蟹猴单眼弱视模型；并在造模干预对食蟹猴正视化的影响：4周龄食蟹猴经28周单眼高度远视性光学离焦后，双眼远视度数早期呈现快速降低，随后出现少量的远视偏移，最终趋于稳定并与正常对照组食蟹猴屈光度相似。双眼间相互作用可能在食蟹猴正视化过程中有重要作用。. 另一方面，开发完成了“联合眼动追踪的非侵入性VEP”检测清醒食蟹猴视功能的方法，不仅实现了无创、客观检测幼猴视功能，其实验效率也比传统行为学方法高，且效率优势在检测弱视猴时更为明显。这一方法可用于在视觉可塑性研究中纵向、动态观察食蟹猴的视功能发育及干预后的视功能改变。. 利用上述客观的非侵入性VEP方法，以及传统主观的行为学方法，证明了利用单眼高度数远视离焦成功诱导了单眼弱视猴模型。鉴于目前视觉可塑性研究主要在鼠等啮齿类小动物领域，这一弱视猴模型为后期非人灵长类动物的视觉可塑性研究提供了模型基础。并且，利用单眼高度数远视离焦诱导的弱视猴模型，其对侧眼视功能正常，弱视眼的弱视程度比“形觉剥夺”造成的弱视动物模型程度轻，更加符合多数弱视儿童和成年人的特征，比传统弱视动物模型更适合用于弱视机制、弱视治疗方法的研究。 .