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为探究裸盖菇素（psilocybin）影响视觉皮层机制，研究人员对比其与光照对小鼠视觉皮层基因表达影响，发现二者有相似及协同效应。
在神奇的大脑研究领域，视觉感知一直是个充满奥秘的课题。裸盖菇素，这种存在于特定致幻蘑菇中的化合物，能让人类的视觉感知和体验发生奇妙变化，比如产生视觉幻觉，或是看到视野中的颜色、几何图案改变。然而，它究竟是如何在大脑的视觉相关区域，尤其是视觉皮层（Visual Cortex）发挥作用的，背后的分子机制却鲜为人知。与此同时，之前的研究虽然知道光照能引起小鼠视觉皮层基因表达变化，可对于致幻剂调节视觉皮层和基于视觉体验激活视觉皮层之间的关系，科学界也还没有清晰的答案。它们之间到底是相似、相反，还是协同的关系呢？这一系列疑问，就像一团团迷雾，笼罩在科研人员的心头。
为了驱散这些迷雾，来自以色列巴伊兰大学（Bar Ilan University）Azrieli 医学院的研究人员 Ram Harari、Dmitriy Getselter 和 Evan Elliott 勇敢地踏上了探索之旅。他们开展的这项研究成果发表在了《Molecular Brain》杂志上，为我们揭开了这个神秘领域的一角面纱。
研究人员采用了一系列关键技术方法。首先是 RNA 测序（RNA-seq），通过对从不同处理组小鼠视觉皮层提取的 RNA 进行测序，来全面分析基因表达的变化情况。另外，为了验证 RNA 测序的结果，他们还使用了定量 PCR 技术，对特定基因的表达水平进行精准测定。在实验中，研究人员选用 C57 雄性小鼠，并将其饲养在反向光照周期环境中，实验在黑暗周期进行。小鼠被分为四个实验组：一组是急性暴露在光照下 2.5 小时的（光照组）；一组是一直待在黑暗中的（黑暗组）；一组是先注射 5mg/kg 裸盖菇素，然后再暴露在光照下的（裸盖菇素 - 光照组）；还有一组是注射 5mg/kg 裸盖菇素后仍待在黑暗中的（裸盖菇素 - 黑暗组）。在小鼠接受相应处理 2.5 小时后，研究人员迅速解剖获取其视觉皮层组织进行后续研究。
下面来看看具体的研究结果。主成分分析（PCA）显示，裸盖菇素处理组和光照组都与黑暗 - 未处理组（对照组）在基因表达上明显区分开来，而且裸盖菇素 - 黑暗组和光照组聚类相近，这表明裸盖菇素诱导的转录组变化和光照诱导的变化相似。进一步的差异表达分析发现，黑暗组和光照组之间有 4994 个差异表达基因（光照诱导基因），黑暗组和裸盖菇素 - 黑暗组之间有 3850 个差异表达基因（裸盖菇素诱导基因），其中有 2958 个基因是重叠的，这意味着 76.8% 受裸盖菇素影响的基因也会受到光照体验的影响，显示出二者对基因转录反应的相似性。
研究人员还关注了一些特定基因，像 Npas4、Fosb、Egr1 和 Arc，这些基因之前被发现会在动物光照时在视觉皮层中激活。此次研究发现，它们不仅会被光照增加表达，也能被裸盖菇素单独增加表达，而且二者联合处理时并没有比单独处理增加得更显著。为了确保实验结果的可靠性，研究人员重复实验并通过定量 PCR 验证，得到了一致的结果。同时，对丘脑样本进行定量 PCR 检测发现，不同实验组在丘脑的基因表达水平没有差异，这说明裸盖菇素和光照对基因表达的影响至少部分是视觉皮层特有的。
通过基因本体分析发现，受光照和裸盖菇素共同上调的基因，主要存在于所有皮层层的谷氨酸能神经元（Glutaminergic Neurons）中；而共同下调的基因，则主要存在于几种 GABA 能神经元（GABAergic Neurons）中。这表明裸盖菇素和光照能特异性地调节不同类型神经元的基因表达，同时这些上调和下调的基因都与突触功能以及精神分裂症、双相情感障碍相关。
研究人员还发现，光照和裸盖菇素共同作用时，会对一些基因产生协同效应。在裸盖菇素 + 光照组中，有 98 个基因发生了特异性显著变化，其中 89 个基因下调，9 个基因上调。基因本体分析显示，这些协同变化的基因富集在转录共调节因子活性和 mRNA 代谢过程调节等类别中，涉及的关键基因有 Top1、Crebbp、Hdac5 等。例如，Top1 对神经元基因组稳定性很重要，还能调节突触相关基因；CREB 和 CREBBP 的复合物在突触可塑性调节中至关重要；Hdac5 则是突触可塑性的表观遗传调节因子，之前就被发现能调节视觉皮层中 Arc 的表达。此外，已知调节视觉皮层功能的 Igf1r 在裸盖菇素和光照共同作用下表达下降，这可能对视力有积极影响。
综合来看，这项研究意义重大。它揭示了裸盖菇素在视觉皮层基因表达上有着强大的影响，其效果与光照诱导的基因表达模式相似，有时还存在协同效应。这不仅有助于我们理解裸盖菇素影响视觉感知的分子机制，也为研究大脑视觉皮层的功能和相关神经系统疾病提供了新的视角。不过，目前研究也存在一定局限性，比如使用的是批量 RNA 测序而非单细胞 RNA 测序，未来还需要单细胞分析来进一步明确裸盖菇素对特定神经元和神经胶质细胞亚型中具体基因的影响。但无论如何，这项研究为后续的科研工作奠定了坚实基础，有望在大脑研究领域开启新的探索篇章。
