2014年1月26日，中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所于翔研究組在《自然·神經(jīng)科學(xué)》學(xué)術(shù)期刊在線發(fā)表了題為《催產(chǎn)素介導(dǎo)早期感覺經(jīng)驗(yàn)依賴的感覺皮層跨模態(tài)可塑性》的論文。該工作發(fā)現(xiàn)了一種在發(fā)育早期感覺經(jīng)驗(yàn)依賴的感覺皮層跨模態(tài)可塑性，并揭示了催產(chǎn)素這種由下丘腦分泌的神經(jīng)肽是介導(dǎo)該跨模態(tài)可塑性的關(guān)鍵分子。

　　對于剛出生不久的嬰兒，來自外界的各種感覺刺激對于他們大腦的發(fā)育是至關(guān)重要的，這些刺激包括顏色和光帶來的視覺刺激、父母的撫摸給予的觸覺刺激、聲音的聽覺刺激等。實(shí)驗(yàn)動物研究表明，感覺剝奪不僅可以導(dǎo)致對應(yīng)大腦皮層區(qū)域的功能異常，還可跨模態(tài)影響其它腦區(qū)的功能。在跨模態(tài)可塑性的機(jī)制方面，前人的工作主要集中在成年動物上，極少涉及其在發(fā)育早期的作用與分子機(jī)制。

　　本研究通過對新生小鼠進(jìn)行單模態(tài)的感覺剝奪（拔胡須剝奪觸覺輸入，黑暗飼養(yǎng)剝奪視覺輸入），發(fā)現(xiàn)對新生小鼠進(jìn)行單模態(tài)的感覺剝奪不僅導(dǎo)致對應(yīng)感覺皮層錐體神經(jīng)元興奮性突觸傳遞和神經(jīng)元自發(fā)放電的下降，而且還跨模態(tài)下調(diào)了其它感覺皮層的興奮性突觸傳遞和神經(jīng)元放電。在體電生理實(shí)驗(yàn)表明觸覺剝奪小鼠的視覺功能有顯著下降，提示單模態(tài)的感覺剝奪可導(dǎo)致其它感覺皮層的功能下降。在機(jī)制方面，通過篩選不同飼養(yǎng)條件下小鼠的差異表達(dá)基因，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)肽催產(chǎn)素的表達(dá)水平在感覺剝奪小鼠的下丘腦中顯著下降。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證明，催產(chǎn)素的合成與分泌及其在大腦皮層的蛋白水平，在感覺剝奪小鼠中均顯著下降，提示感覺剝奪可以調(diào)控催產(chǎn)素的表達(dá)與分泌。催產(chǎn)素基因敲除可以降低大腦皮層的興奮性突觸傳遞，而外源添加催產(chǎn)素則可以使其升高。豐富環(huán)境飼養(yǎng)是一種增加自然感覺刺激的行為范式，可以顯著提高大腦中催產(chǎn)素的表達(dá)。豐富環(huán)境飼養(yǎng)或在體增加大腦中催產(chǎn)素的水平均可以挽救由感覺剝奪導(dǎo)致的神經(jīng)環(huán)路發(fā)育異常。

　　本研究揭示了一種發(fā)育早期感覺經(jīng)驗(yàn)依賴的感覺皮層跨模態(tài)可塑性機(jī)制，發(fā)現(xiàn)催產(chǎn)素這種由下丘腦分泌的神經(jīng)肽是介導(dǎo)該跨模態(tài)可塑性的關(guān)鍵分子。近期，催產(chǎn)素由于其與情緒和社交行為的相關(guān)性，已成為孤獨(dú)癥治療的熱點(diǎn)分子之一。本研究提示催產(chǎn)素在發(fā)育更早期就對感覺皮層的神經(jīng)環(huán)路形成有促進(jìn)作用。鑒于孤獨(dú)癥患兒經(jīng)常伴隨有感覺輸入的異常，上述發(fā)現(xiàn)對進(jìn)一步解析孤獨(dú)癥的致病機(jī)制有重要的借鑒意義。

　　本課題由博士生鄭菁婧、博士后李舒婧、博士生張小荻和研究助理苗婉瑩在于翔研究員的指導(dǎo)下完成，關(guān)于視覺功能的部分研究與姚海珊研究員合作，由博士生張丁紅完成。課題受科技部“973”項(xiàng)目、國家杰出青年基金、基金委創(chuàng)新研究群體基金的資助，在中科院神經(jīng)科學(xué)研究所獨(dú)立完成。