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斑马鱼研究揭示眼球运动背后的发育机制

2022-07-24 08:28:10 来源: 用户: 

研究斑马鱼的研究人员发现,与自闭症谱系障碍和其他发育性大脑异常相关的基因可能在无法控制眼球运动的人身上发挥作用。这些发现强调了唐氏综合征细胞粘附分子样基因在眼球运动发育中的重要性。

本研究以斑马鱼为模型,研究眼球运动障碍的神经回路。近年来,斑马鱼已经成为生物医学研究的重要工具,可以了解复杂行为障碍的发病机制。

“我们可以将斑马鱼放在显微镜下,特别是在幼虫阶段,观察细胞运动,眼睛发育和各种令人兴奋的神经元活动,”领导多研究小组的阿尔伯特潘说。“因为人和鱼在大脑结构和基因上有相似之处,所以这种简单的有机体为我们提供了一个非凡的窗口,来了解眼球运动背后的常见神经通路和大脑活动模式。”

作为在发育和身体规划方面有许多相似之处的脊椎动物,鱼类与人有许多基因和蛋白质是相同的,包括唐氏综合征细胞粘附分子样基因1(在斑马鱼中称为dscaml1)。在人类中,该基因的缺失是与自闭症谱系障碍和大脑皮层畸形相关的许多突变之一。然而,目前尚不清楚dscaml1的缺乏如何导致行为缺陷。

在这项研究中,研究人员分析了dscaml1缺陷如何影响斑马鱼的神经发育和眼球运动。通过视频跟踪斑马鱼幼虫的眼球运动,科学家发现dscaml1突变体有许多眼球运动缺陷,包括快速疲劳、视力受损和无法进行称为迅速扫视的快速弹道眼球运动。

扫视对于快速将你的视线转移到不同的兴趣点非常重要。患有扫视发育障碍(眼球运动失用症)的患者通常在阅读或执行其他需要频繁注视的任务时有困难。研究人员还进一步使用了一种强大的成像技术,称为双光子钙成像,可以观察活体动物在迅速扫视时大脑中的神经元活动,并可以识别行为缺陷对应的受损神经通路。

研究人员表示,斑马鱼dscaml1突变体的许多特征与人类的眼球运动失用症相似,对斑马鱼模型的进一步研究可能会导致复杂疾病的发现。

潘说:“许多行为问题的特征是异常的眼球运动以及人们如何视觉感知面部和情绪。”“通过像斑马鱼这样的简单生物,以及产生和控制眼球运动的相对简单的神经回路,我们可以弄清楚基因是如何影响发育的,并希望这将有助于我们理解基因是如何影响精神病的。”

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