Science：新生儿大脑回路新发现

　　

一项新的研究发现，在动物发育的早期，一种古老的大脑回路就会自我调节，这种回路使眼睛在身体倾斜时反射性地向上旋转。

由纽约大学格罗斯曼医学院的研究人员领导的这项研究围绕着脊椎动物（包括人类和从原始鱼类到哺乳动物进化的动物）如何在移动时稳定视线展开。为了做到这一点，他们使用大脑回路，将耳朵的平衡（前庭）系统感知到的任何方向变化转化为眼睛的即时反向运动。

这种回路被称为前庭-眼反射，它使人能够稳定地感知周围的环境。当它被创伤、中风或遗传疾病打破时，一个人可能会觉得每次他们的头或身体移动时，世界都在弹跳。在成年脊椎动物中，它和其他脑回路由来自感官（视觉和平衡器官）的反馈来调节。当前研究的作者惊讶地发现，相反，新生儿反射回路的成熟并不需要感觉输入。

这项研究发表在1月2日的《科学》（Science）杂志网络版上，主要是在斑马鱼幼鱼身上进行的实验，斑马鱼幼鱼具有与人类相似的凝视稳定反射。此外，斑马鱼是透明的，所以研究人员实际上是在观察被称为神经元的脑细胞成熟，以了解让新生的鱼在身体向下倾斜时适当地向上旋转眼睛（或在身体向上倾斜时向下旋转眼睛）的变化。

“发现前庭反射是如何产生的，可能有助于我们找到新的方法来对抗影响平衡或眼球运动的病理，”该研究的资深作者大卫·朔皮克博士说，他是耳鼻喉头颈外科、神经科学和生理学以及纽约大学朗格尼健康中心神经科学研究所的副教授。

为了验证长期以来的假设，即反射是由视觉反馈调节的，研究小组发明了一种装置，通过倾斜和监测出生时就失明的斑马鱼的眼睛来引发反射。研究小组观察到，鱼在倾斜后反向旋转眼睛的能力与能看见东西的幼虫相当。

虽然过去的研究表明，感觉输入有助于动物在环境中学习正确移动，但新的研究表明，只有在反射完全成熟后，前庭-眼反射的这种调节才会发挥作用。值得注意的是，另一组实验表明，反射回路在发育过程中也达到了成熟，而不需要一个叫做小叶的重力感应前庭器官的输入。

由于前庭-眼反射可以在没有感觉反馈的情况下成熟，研究人员推断，大脑回路中成熟最慢的部分必须为反射的发展设定速度。为了找到限速部分，研究小组测量了神经元在整个发育过程中的反应，因为他们给了斑马鱼瞬间的身体倾斜。

研究人员发现，回路中的中枢和运动神经元在反射完成之前就表现出成熟的反应。因此，神经回路中成熟最慢的部分不可能像人们长期认为的那样在大脑中，而是在神经肌肉连接处——运动神经元和运动眼睛的肌肉细胞之间的信号传导空间。一系列的实验表明，只有连接的成熟速度与鱼提高眼睛反旋转能力的速度相匹配。

展望未来，Schoppik博士的团队将在人类疾病的背景下研究他们最新的详细电路。正在进行的工作探索运动神经元和神经肌肉连接发育的失败如何导致眼运动系统的疾病，包括一种常见的眼睛错位称为斜视（又名懒惰眼，交叉眼）。

前庭-眼回路中运动神经元的上游是中间神经元，它们塑造传入的感觉信息，并将眼睛所看到的与平衡器官相结合。Schoppik博士的另一项资助旨在更好地了解这些细胞的功能是如何随着平衡回路的发展而被破坏的，其目标是帮助美国5%的儿童解决某种形式的平衡问题。

“了解前庭回路如何出现的基本原理不仅是解决平衡问题的先决条件，也是解决大脑发育障碍的先决条件，”该研究的第一作者Paige Leary博士说。她是Schoppik博士实验室的一名研究生，领导了这项研究，但后来离开了该机构。