中外兩研究小組《PNAS》解析大腦皮層可塑性

　　中國科學技術大學生命科學學院與美國南加州大學心理學系的兩個研究小組在實驗中發現，成人弱視患者的視覺系統可塑性高于正常人。這一發現不僅為成人弱視患者提高視力帶來了新希望，提供了理論和實踐依據，而且對大腦皮層可塑性的研究提供了新認識。弱視是指眼部無明顯器質性病變，遠視力低于0.8且不能矯正者。這一研究成果的論文于2008年3月11日發表在美國《國家科學院院刊》（PNAS）上。

　　領導這一研究的是中國科學技術大學生命科學學院周逸峰博士與美國南加州大學心理學系呂忠林博士，這項研究工作是在中國國家自然科學基金委員會的資助下完成。

　　在發育過程中，大腦神經系統細胞之間的連接是實現神經系統信息整合功能的基礎，但這些細胞之間的連接并非一蹴而就或一成不變的。它們受到突觸連接的活動歷史和經驗的調控。這種細胞連接被改變的可能性被稱為“發育可塑性”，而這個“發育可塑性”有著被稱為“關鍵期”的一個時間段。人們普遍認為，6歲到8歲前是空間視覺發育的關鍵期，3歲到5歲是音樂和聽覺發育的關鍵期。也就是說，在相應關鍵期內，大腦很容易受到相應的外界環境和經驗的影響。視覺系統的異常發育會導致弱視，弱視治療與年齡密切相關，年齡越小，效果越好。很長一段時間以來，在弱視患者臨床治療中，8歲以后的弱視因錯過了視覺發育的關鍵期，幾乎沒有有效的治療措施。因為他們的視覺系統已不具備可塑性，難以用傳統治療手段恢復視力。

　　然而，周逸峰和呂忠林領導的研究小組設計了一種實驗，對成人弱視患者和正常人進行同樣的空間視覺訓練。一組為屈光參差性弱視患者，一組為正常人。在測量了兩組被試者的視覺對比敏感度曲線以后，研究人員對他們在各自截止空間頻率下訓練，訓練結束以后，再測試兩組被試者的對比敏感度曲線。他們發現弱視患者的對比敏感度在訓練后有顯著提高，而正常人經過訓練后變化較小。

　　此外，他們還用一種叫做“高斯差”的數學模型擬合這些對比敏感度數據，并比較了屈光參差性弱視和正常對照知覺學習的空間頻率帶寬，發現弱視組的學習帶寬為4.04±0.63 Octaves（倍頻程，頻率比率為2比1的兩個頻率的間隔），正常對照組的學習帶寬為1.40±0.30 Octaves。這說明弱視患者視覺系統知覺學習的帶寬比正常的視覺系統要大得多，顯示弱視患者視覺系統與正常視覺系統相比有著更大的可塑性。因此，他們的研究為弱視患者的知覺學習治療法提供了理論和實踐依據。

　　據有關醫療機構統計，目前，我國弱視發病率約為3%左右，成人弱視患者有3000萬左右。周逸峰等人的研究結果如果能發展出相應的治療方法，將有助于改善部分成人弱視患者的視力。

　　原文鏈接：『Broad bandwidth of perceptual learning in the visual system of adults with anisometropic amblyopia』

　　周逸峰：男，1963年12月生，江蘇揚州人。研究員，博士生導師。

　　1982年7月獲中國科大生物系生物物理專業學士學位；1985年7月獲碩士學位；1989年1月至1990年8月為中科院上海生理所與美國猶他大學醫學院解剖系聯合培養博士生并于1991年4月獲上海生理所博士學位?，F任中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室和生命科學學院研究員，生命科學學院學位分委員會委員、學術委員會委員、生物物理博士點負責人。兼任中國科大兒童弱視、斜視研究治療中心副主任。是北美神經科學協會會員和國際腦研究組織成員，《生物化學與生物物理進展雜志》編委、《中國斜視與小兒眼科雜志》編委。

　　1983年始從事視覺神經生物學方面的研究，主持了霍英東青年教師基金、中科院院長基金、美國NIH項目子課題、中科院和國家基金委重大項目等20項研究課題，總經費達500多萬元。系統地定量研究了貓丘腦外膝體細胞的方向敏感性，用大量證據表明貓視皮層細胞的方向選擇性可能起源于皮層下結構， 從而對流行多年的傳統學術觀點作出了修正。1991年被國家教委授予"做出突出貢獻的中國學位獲得者"榮譽稱號; 1992年被遴選為國家教委優秀年輕教師重點跟蹤資助對象; 1993年獲中科院青年科學家二等獎；1994年赴美國猶他大學從事合作研究；1996年榮獲霍英東青年教師獎研究類二等獎；1997年榮獲中國科學院自然科學二等獎（第二獲獎人）；1998年1月至1999年3月以訪問科學家身份在美國Brandeis大學生物系和復雜系統國家實驗室從事視覺系統短時程突觸可塑性方面的研究；1999年以青年科學家小組負責人身份進入中科院知識創新工程。2001年再次赴美國猶他大學從事有關靈長類視覺系統衰老的神經機制及可能的延緩途徑方面的合作研究，工作發表在SCIENCE上并作重點介紹。2004年入選教育部新世紀優秀人才。共在國內外核心刊物發表論文60余篇， 其中國際核心刊物(SCI)論文40余篇。經SCI檢索，主要論文被引用300余次。

　　呂忠林博士：1989獲物理學學士學位，1992獲美國紐約大學物理學博士學位。1992年為美國加州大學爾灣分校認知科學系助研，1996年為美國南加州大學心理系助理教授，2000.5至今任南加州大學心理系和神經科學研究生部副教授(終身)， 2003.1 至今任南加州大學生物醫學工程系副教授。2000年起為我?？妥淌?。已發表論文40余篇 (其中Science、Nature論文各1篇和PNAS文章9篇)、15篇綜述，應邀報告40余次，論文被國際同行引用650余次。

　　呂忠林博士是中國科學院在心理學領域唯一的海外評審專家，他申請的“知覺學習的神經機制與模型”課題，于2001年獲得國家基金委國家杰出青年基金（B類）資助。