低剂量双酚A暴露对视觉系统的影响及机理研究

Bisphenol A (BPA), a common material for plastic production, has been reported to induce anxiety, learning and memory impairment. However, whether those dysfunction are dependent on the projection changes of primary sensory cortices and its underlying physical mechanisms remain elusive. More than 80% external environmental information stems from the visual system, which has a broad projection to advanced cognitive related cortices, such as, hippocampus and prefrontal cortex. The present study will explore whether BPA causes the visual function and information processing deterioration, and elucidate its underlying neural circuitry and synaptic mechanisms in following 3 aspects:.1) Study effects of BPA on visual perception and receptive properties by visual task training and multi-channel recording in vivo;.2) Study the cortical and subcortical circuitry mechanisms (excitatory-inhibitory circuitry and retina-LGN-V1 circuitry) in the BPA-induced visual system deficits by physiological response modeling and optogenetic methods;.3) Study the neural synaptic mechanisms underlying BPA-induced visual system deficits by imaging techniques and site-specific gene mutations. The results of present study will reveal the physiological and circuitry basis of BPA-induced brain dysfunction, especially on the visual system. This study will also provide new insights into the clinical diagnosis and therapy on the nervous function damage after BPA exposure.

化工常用原料双酚A的长期暴露会引起焦虑、学习记忆能力下降等多脑区相关的高级认知功能损伤。这些损伤是否依赖于感知觉输入的改变以及相关生理机理仍不明确。大脑接受的外部信息80%以上都源自视觉系统。本项目拟以视觉系统为研究对象，从以下三个方面较为深入地研究双酚A暴露对神经元信息处理特性的影响及其相关的神经环路及突触机制：1）采用视知觉训练和多通道记录等方法研究双酚A对视感知功能和电生理反应特性的影响； 2）结合生理特性建模和病毒示踪等方法揭示双酚A对视皮层内不同类型神经元的反应以及视通路信息传递的干扰，进而阐明相关的皮层内和皮层下的神经环路机制；3）利用成像技术和定点基因突变技术，探索双酚A引起神经传递改变的突触基础及可能的分子机制。本研究为揭示双酚A相关的认知损伤机制提供了重要的生理基础和全新的研究思路，也为临床制定双酚A对中枢系统影响的分析标准提供了重要的参考依据。

化工常用原料双酚A的长期暴露会引起焦虑、学习记忆能力下降等多种高级认知功能损伤 ，但是相关感知觉输入的变化以及内在生理机制知之甚少。大脑接受的外部信息80%以上都源自视觉系统，其为前额叶、海马、杏仁核等脑区相关高级脑功能提供了重要的信息输入，双酚A暴露是否干扰大脑的视觉信息处理进而干扰其它重要的脑功能至今还不清楚。本项目围绕视觉系统相关的脑功能，结合自由运动生理记录、多通道电生理记录、功能核磁共振等实验方法，从以下三个方面揭示了双酚A暴露对 神经元信息反应特性的影响及其相关的神经环路及突触机制：1）揭示了急性和慢性双酚A暴露对成年猫视感知功能、电生理反应特性的影响，并阐明神经环路和突触机制； 2）揭示发育早期双酚A暴露对视觉相关的工作记忆等高级认知功能损伤及视觉依赖的生理和分子机制；3）结合视觉系统检测和分析手段，进一步揭示幼年期双酚A及其类似物引起情绪类相关紊乱的脑区生理及分子机制。同时，我们在研究过程中成功搭建自由运动（清醒）状态下小鼠行为电生理同步记录及数据分析系统，群体细胞神经编码分析系统以及视皮层等脑区功能核磁共振的白质功能分析系统。综上，本研究利用多层次多学科交叉手段揭示了双酚A致脑损伤更加精细的单细胞和突触环路机制，有望为制定双酚A对中枢系统影响的分析提供策略和标准和为临床治疗双酚A引起的脑损伤提供重要的突破口。