单眼形觉剥夺性弱视初级视皮层脉冲时间依赖的突触再可塑性研究

Amblyopia is a kind of visual functional disorder,affecting about 3%~5% of the population worldwide.Monocular deprivation amblyopia leads to severe visual impairment.Research shows the visual cortex activity can be changed through synaptic metaplasticity, which swifts ocular dominance of cortical neurons, but the mechanism remains unclear. Our previous study found that the lower NR2A/2B ratio can extend the integration window for spike-timing dependent plasticity(STDP) in dark exposured visual cortex. Based on our findings and recent research advances, we'll observe the changes of integration window for STDP in monocular deprived cortex using patch clamp technique in this study. Aslo,temporal windows will be compared between NR2B knock-out and wild type mice.Then NMDA subnit expression will be detected by molecular technology.The aims of our project is to investigate the possible mechanism of swithched NR2A/2B ratio and the metaplasticity for STDP behind monocular deprivation amblyopia.

弱视是神经系统发育相关的视功能疾患,发病率达3%~5%。其中单眼形觉剥夺性弱视可导致严重视觉发育障碍。研究指出剥夺视皮层的突触再可塑性变化通过改变皮层活性状态引起剥夺眼优势柱偏移导致弱视形成，但具体机制尚不明确。我们前期工作发现暗饲养条件下,降低的NR2A/2B比值使初级视皮层(V1区)出现脉冲时间依赖突触可塑性(spike-timing dependent plasticity,STDP）整合时间窗双向拓宽的再可塑性变化。本课题通过构建单眼剥夺小鼠模型，运用膜片钳技术观察剥夺皮层V1区STDP时间窗变化；比较野生型和NR2B基因敲除型小鼠单眼剥夺后剥夺皮层STDP再可塑性改变，应用分子生物学技术检测剥夺皮层NMDA亚基蛋白表达，旨在探讨剥夺视皮层V1区STDP时间窗的变化，NR2A/2B比值对再可塑性的影响及其在单眼剥夺性弱视形成中的可能机制。

作为神经系统发育相关的视功能疾患,弱视尤其单眼形觉剥夺性弱视可导致严重视觉发育障碍,具体机制尚不明确。我们在前期研究中发现暗饲养条件下，降低NR2A/2B比值的变化使初级视皮层（V1区）脉冲时间依赖突触可塑性（spike-timing dependent plasticity STDP）的整合时间窗发生双向拓宽变化。本课题在前期工作基础上，通过构建单眼剥夺弱视小鼠为模型，运用膜片钳技术观察不同剥夺条件下剥夺初级视皮层STDP时间窗变化以及不同剥夺时间长度单眼剥夺小鼠剥夺侧与非剥夺侧初级视皮层STDP再可塑性变化；应用分子生物学技术检测剥夺侧视皮层NMDA受体亚基ｍRNA与蛋白表达，同时使用电压钳联合药理学方法研究突触部位NMDA受体功能组分变化，进而对内在机制进行深入剖析，以探讨单眼形觉剥夺性弱视的发病机理。我们运用扫描视皮层诱发电位客观准确定量不同视觉剥夺条件下小鼠视力变化，进一步研究发现：与暗饲养对初级视皮层有着相似影响，单眼形觉剥夺亦可双向拓宽剥夺侧初级视皮层STDP整合时间窗，其内在机制表现为NR2B型NMDA受体比例增加，NMDA受体介导电流时程延长，但与短暂单眼剥夺增加突触部位NR2B表达不同，较长时间的单眼剥夺通过降低NR2A表达实现NR2A/NR2B比值变化。上述研究成果为单眼剥夺性弱视形成可能机制，为寻找合理有效的防治策略提供理论依据。