外侧下丘脑区：支持多样化视觉处理与调控视觉引导行为的新枢纽

《Nature Communications》：A lateral hypothalamic region supporting diverse visual processing and modulation of visually-guided behaviour

为解决视网膜-下丘脑通路功能单一的传统认知局限，研究人员开展针对前外侧下丘脑区（LHA）视觉处理能力的研究，通过电生理记录、病毒示踪和化学遗传学操控技术，发现LHA神经元不仅编码环境光照强度，更具备时空对比度/运动信号选择性、视网膜拓扑秩序和颜色拮抗特性，且其视网膜输入能调控光闪和“迫近”刺激的行为反应，确立了LHA作为视觉引导行为和环境威胁反应调控新枢纽的重要意义。

　　

在传统神经科学认知中，下丘脑的视网膜输入一直被视为与支持视觉的皮下通路截然不同，其功能被狭义地定义为根据环境光照变化调节生理和行为。以往研究几乎全部聚焦于视交叉上核（SCN）生物钟的调控机制，而视网膜投射的其他下丘脑靶区——尤其是外侧下丘脑区（LHA）的功能特性长期处于未知状态。这种认知局限使得我们对视觉系统如何通过非成像功能调控复杂行为的理解存在重大缺口。

为突破这一局限，曼彻斯特大学Timothy M. Brown团队在《Nature Communications》发表了开创性研究，通过综合运用电生理记录、病毒追踪和化学遗传学操控技术，首次揭示LHA不仅接收多种视网膜输入，还能处理复杂的视觉特征，并直接参与调控视觉引导的行为决策。该研究彻底改变了我们对下丘脑视觉功能的认知。

研究人员采用多通道电极记录技术，在麻醉的Opn1^mwR（人L-视蛋白基因敲入）和野生型小鼠模型中进行电生理记录，结合视网膜全铺片免疫染色、病毒介导的逆向追踪（AAVretro-Cre）和化学遗传学操控（DREADDs）等关键技术方法。人类队列样本来源为基因编辑小鼠模型。

研究结果系统揭示了LHA视觉处理的多样性：

Contralateral retina-driven sustained and transient responses across subsets of lateral hypothalamic neurons

研究发现LHA神经元存在持续型和瞬变型两种光反应模式。与SCN神经元主要显示持续反应不同，LHA中多数细胞（25/44）表现为瞬变反应，且具有更快的反应潜伏期和更强的对侧眼优势，表明其直接接收视网膜输入。

Rod and cone inputs to lateral hypothalamic neurons

LHA神经元显示出极高的光敏感性，其反应阈值比SCN低数个数量级。通过多光谱刺激分析，证实LHA神经元接收视杆细胞和视锥细胞输入，其中瞬变型细胞尤其显示出强烈的视杆细胞影响。

Melanopsin-driven responses in lateral hypothalamic neurons

使用S锥和L锥等亮度刺激分离黑视素贡献，发现持续型LHA细胞具有明显的黑视素驱动反应，而瞬变型细胞则缺乏这种特性。在黑视素敲除小鼠（Opn4^-/-；Opn1^mwR）中证实这些反应确实依赖于黑视素。

Chromatic preference and colour opponency among lateral hypothalamic neurons

研究发现近半数LHA细胞（60/123）显示颜色拮抗反应，包括L-ON/S-OFF和S-ON/L-OFF两种类型，这些细胞对色度对比的反应远强于亮度对比。

Spatial contrast tuning across lateral hypothalamic neurons

通过闪烁条带刺激绘制感受野，发现LHA神经元具有小的中心-周边拮抗感受野（中位直径7.6°），且显示视网膜拓扑秩序——腹侧LHA优先接收背侧视网膜（L视锥偏向）输入，背侧LHA接收腹侧视网膜（S视锥偏向）输入。

Motion sensitivity and spatiotemporal contrast tuning in lateral hypothalamic neurons

大多数LHA细胞（163/188）对漂移光栅有反应，其中部分细胞显示方向选择性（DSI>0.33）或朝向选择性。这些运动敏感细胞具有较低的空间和时间敏锐度，且对迫近和后退运动刺激显示特异性反应。

Retinal inputs to the lateral hypothalamic area

逆向追踪证实LHA投射的视网膜神经节细胞（RGCs）非均匀分布在对侧视网膜的腹颞象限，且约42%缺乏黑视素免疫反应性，形态学分析显示这些细胞具有更小的树突野和更高不对称性，表明多种RGC类型投射至LHA。

Identity of retinorecipient lateral hypothalamic neurons

跨突触病毒追踪发现视网膜接收LHA神经元提供谷氨酸能投射至隔区复合体、缰核和海马等行为控制中心。在GAD2-ChR2小鼠中的光遗传学验证排除了这些细胞为GABA能神经元的可能性。

Functional roles of lateral hypothalamic visual inputs

化学遗传学操控LHA投射RGCs能特异性改变小鼠对光闪（减少运动反应）和迫近刺激（增加冻结反应）的行为响应，而不影响自发行为或听觉反应，证明LHA视觉输入直接参与调控视觉引导的防御行为。

研究结论表明，LHA是一个功能多样的视觉处理中心，其视网膜输入不仅提供环境光照信息，更编码复杂的视觉特征如空间对比、颜色和运动信息。这些视觉信号通过谷氨酸能投射传输至多个行为控制中心，直接参与调控对环境威胁的防御反应。该发现突破了传统对视网膜-下丘脑通路功能的认知局限，为理解视觉系统如何通过非成像功能调控复杂行为提供了全新框架，对研究焦虑、恐惧等相关精神疾病的神经机制具有重要启示意义。