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在神经科学领域，初级视皮层（V1）损伤引发外侧膝状体核（LGN）退变及功能变化备受关注。研究人员为探究其退变和可塑性机制，以狨猴为模型开展研究。结果发现，V1 损伤后 LGN 神经元密度 1 个月内骤降，体积 6 个月后才稳定，CB 表达提前出现。该研究为视觉损伤修复提供重要依据。
在神奇的大脑世界里，视觉系统如同精密的仪器，各部分协同工作，让我们能够感知五彩斑斓的世界。其中，初级视皮层（V1）和外侧膝状体核（LGN）在视觉信息传递中扮演着关键角色。然而，当 V1 受到损伤时，一系列连锁反应便会在视觉系统中引发。此前研究虽已发现 V1 损伤会导致 LGN 出现神经元退变、体积缩小和神经化学变化等现象，但这些变化具体发生的时间进程却并不明确，就像迷雾一般笼罩着科研人员。同时，钙结合蛋白表达的时间规律也有待探索。为了驱散这些迷雾，来自国外的研究人员决定深入探究，旨在为视觉损伤的治疗寻找新的方向，也为理解大脑的可塑性提供关键线索。
研究人员以 21 只狨猴（Callithrix jacchus）为研究对象，其中 14 只成年狨猴接受了单侧 V1 损伤手术，7 只为未损伤的对照组。他们运用多种先进技术展开研究，其中包括精确的 V1 损伤手术、严谨的组织处理方法以及科学的量化和统计分析手段。
在实验过程中，研究人员首先对狨猴进行 V1 损伤手术。手术前，为减轻狨猴的痛苦并预防感染，会给予其口服美洛昔康（Metacam）和头孢氨苄（cephalexin）等药物。手术时，通过吸入异氟烷（isoflurane）进行麻醉，并在手术过程中密切监测狨猴的心率、体温和血氧水平等生命体征。接着，沿着 V1 和第二视觉区（V2）的边界进行枕叶切除术，以此制造 V1 损伤模型。手术后，给予狨猴适当的镇痛和抗生素治疗，确保其能够顺利恢复。
当狨猴在不同存活期后，研究人员对其进行安乐死并获取大脑组织。在组织处理环节，先对大脑进行灌注固定，然后进行冷冻保护，最后用冰冻切片机切成 40μm 的冠状切片。为了深入了解 LGN 的变化，研究人员对切片进行了 NeuN 染色和钙结合蛋白的荧光染色。
对于 NeuN 染色的切片，利用 Aperio Scanscope AT Turbo 显微镜进行扫描，并通过 Aperio Image Scope 软件分析 LGN 的体积和神经元密度。而荧光免疫染色的切片则使用共聚焦显微镜扫描，借助 ImageJ 软件分析钙结合蛋白的表达情况。
研究结果令人瞩目。在神经元损失方面，V1 损伤后，LGN 的变化迅速而显著。损伤后 2 - 3 天，LGN 同侧与对侧相比，在体积、分层和神经元大小 / 密度上并无明显差异。然而，到了 1 个月时，LGN 损伤投射区（LPZ）的神经元密度急剧下降，几乎降至非 LPZ 区域或对照组的一半。这表明 V1 损伤引发的 LGN 神经元退变在 1 个月内就已基本完成，且在之后的 3 年里，神经元密度也未出现明显变化。这一发现与以往在其他灵长类动物中的研究结果相互印证，尽管不同灵长类动物大脑大小和轴突长度存在差异，但退变的时间进程却较为相似。这意味着人类大脑在 V1 损伤后，LGN 神经元退变可能也遵循类似的时间规律。这一发现为未来针对人类视觉损伤的治疗提供了关键的时间窗口，若能在神经元退变完成前进行干预，或许可以减少神经元的损失，为保留或改善残余视力带来希望。
在 LGN 体积变化方面，研究发现其萎缩与损伤后的存活时间密切相关。长期存活组的 LGN 平均体积损失比短期存活组更为严重，且这种差异主要源于 LPZ 区域的体积变化。通过对 LPZ 体积与存活时间的相关性分析发现，在损伤后的 6 个月内，LPZ 体积随着时间的推移逐渐缩小，之后便趋于稳定。这表明 LGN 体积的变化是一个相对缓慢的过程，与神经元的快速退变不同步。其原因可能是神经元退变后的 debris 清除、神经毡的变化以及毛细血管床的重塑等过程都需要时间，这些复杂的生理变化共同影响了 LGN 体积的改变。这一结果不仅为理解 V1 损伤后 LGN 的病理变化提供了重要依据，也为通过非侵入性脑成像技术监测 LGN 萎缩情况提供了理论支持。
在钙结合蛋白（CB）表达方面，研究人员惊喜地发现，在 V1 损伤后 2 周，存活的 M 和 P 神经元中就能够检测到 CB 的表达。随着存活时间的延长，表达 CB 的神经元比例逐渐增加，尽管这种趋势未达到统计学意义，但已充分表明 CB 表达的出现早于神经元的退变。同时，研究还发现这种神经化学变化在双侧半球均有发生，且在损伤侧 LGN 中表达 CB 的 M 和 P 神经元比例更高。这一现象提示，CB 表达可能是神经元应对损伤的一种保护机制。正常情况下，M 和 P 神经元只表达小白蛋白（PV），而 V1 损伤后，它们开始共表达 CB。有研究推测，这可能是由于 V1 损伤导致皮质对 LGN 神经元的反馈减少，视网膜对 LGN 神经元的激活失衡，从而触发了 CB 的表达。此外，M 神经元中更普遍的 CB 表达可能意味着它们在损伤后具有更高的潜力与皮层形成新的连接，这为进一步研究神经元的可塑性提供了新的方向。
研究结论和讨论部分进一步强调了这些发现的重要意义。该研究首次全面且定量地描述了狨猴 V1 损伤后 LGN 在结构和神经化学方面的变化，填补了相关领域的研究空白。研究结果表明，狨猴是研究 V1 损伤后解剖和生理可塑性过程的理想动物模型，为后续深入研究提供了有力的支持。同时，这些发现对于理解创伤性脑损伤以及未来减少视觉损失、促进再生过程具有重要的指导意义。它让我们更加深入地了解了视觉系统在损伤后的变化规律，为开发新的治疗策略提供了理论基础，有望为包括人类在内的灵长类动物改善残余视力带来新的曙光。
这项研究成果发表在《Current Research in Neurobiology》上，为神经科学领域的研究开辟了新的道路，吸引着更多科研人员投身于视觉损伤修复的研究中，期待未来能取得更多突破性的进展，让视觉损伤患者重获清晰的视界。
