昆虫视叶结构与功能的研究进展

视觉在昆虫飞行、识别寄主和配偶,及寻找产卵位点等行为中起着重要的作用。视叶是昆虫脑内视觉中枢,具有复杂的解剖结构和神经元构成模式,并在接受整合视觉信息方面起重要作用,但具体的视觉神经回路及机制尚未被阐明。本文系统综述了视叶解剖结构类型及神经元构成、及在颜色识别、偏振光检测和运动检测功能等方面的研究进展,提出视叶未来的研究方向,旨在为深入开展基于视觉的昆虫对环境的适应性机制及害虫行为调控提供科学依据。     

中枢疲劳研究与思考

中枢疲劳既可以作为独立疾病影响人们的日常工作和学习,又可以作为症状出现于多种慢性疾病,其定义和机制国内外说法不尽相同。中枢疲劳是由于中枢神经系统发生退行性或其他不良变化,从而导致躯体、神经、包括心理一系列的疲劳样反应。其机制涉及到中枢神经系统和外周传导系统等多个维度、多个节点的变化,充分把握中枢疲劳的概念本质及潜在生物学机制对其临床防治有着重要理论和实践意义。此外,动物模型作为基础研究的前提和必要工具是中枢疲劳研究过程中又一重要问题。本文在文献整理的基础上,先从定义的角度出发由疲劳引申到中枢疲劳,将现阶段对中枢疲劳的不同概念阐述做一分析,并从机制和动物模型两个方面展开对国外研究进展进行综述。     

视觉假体的研究进展与面临的挑战

人工视觉假体是当今国际上对视网膜色素变性和老年性黄斑病变患者进行视觉修复的研究热点,该人工装置采集外界图像信息,并进行编码处理,通过微电流刺激器将刺激微电流信号加载到微电极阵列,对视觉神经系统进行作用,从而在视觉中枢产生光幻视,实现视觉功能修复。根据目前的国际研究现状,视觉假体可以对视觉通路的任意位置进行电刺激,以期产生视光感。按照植入位置的不同,视觉假体基本上可以分为视皮层假体、视网膜上假体、视网膜下假体和视神经假体。本文着重介绍了中国的C-Sight小组在视神经假体方面的工作进展和面临的挑战。     

昆虫性外激素嗅觉过程的神经生物学研究

本文从外周、中枢和行为三个不同层次,探讨昆虫对性外激素感受的嗅觉过程。通过对大量昆虫的性外激素组分化学结构鉴定,以及结构一活性关系的研究,促进了对嗅觉机制的了解。对于嗅觉中枢过程的了解是很初步的,有待进一步深入研究。     

针刺对偏头痛治疗机制的神经影像学研究现状

偏头痛是以中重度头痛及各种神经症状为特征的神经系统疾病。针刺作为常用的非药物疗法,在偏头痛防治方面具有疗效佳、副作用少的优势,但其作用机制尚不明确。近年来,神经影像学技术的进步有助于客观评估针刺治疗偏头痛的疗效,并为探索针刺治疗偏头痛的中枢机制提供了机会。本文从针刺治疗偏头痛急性发作和针刺预防偏头痛发作的中枢机制两个方面对近10年来针刺治疗偏头痛的神经影像学研究进行综述,以期更好地了解针刺对偏头痛治疗机制的神经影像学研究现状,为今后研究提供切入点。     

对比度检测学习提高猫的视觉对比敏感度

对人的心理学研究结果显示,对比度检测学习可提高学习者对视觉刺激的对比敏感度,但其潜在的神经机制尚不清楚。该研究用二选一（two-alternative forced choice）方法训练3只猫（Felis catus）通过单眼进行对比度检测学习,发现每只猫对视觉刺激的对比敏感度随着训练而显著提高。该学习效果虽然对训练眼有明显的特异性,但部分学习效果可以传递给非训练眼,提示对比度检测学习可能会引起双眼信息汇聚前后的视觉中枢的神经可塑性。另外,猫视觉对比敏感度的提高主要发生在训练刺激的空间频率附近,表明对比度检测学习具有一定的空间频率选择性。该研究结果显示,猫对视觉刺激的对比度检测学习表现出与人类相似的特性,因此可以作为模式动物来研究人类学习诱导的视觉对比敏感度升高的神经机制。     

斑马鱼视觉系统生物钟的研究进展

斑马鱼视觉系统生物钟相关研究在近些年取得了一定的进展。现主要对斑马鱼视觉系统中受生物钟调控的形态学、视觉功能、电生理等特性进行总结,并初步探讨其内源性机制。同时,也概括了近年来在斑马鱼松果体方面的研究进展,尤其是松果体的感光特性和发育过程,及其在斑马鱼生物钟形成中的作用。     

智能神经假体：心理与技术问题

近年来,微系统技术、神经计算和生物系统等高新技术的发展,为新型植入式智能神经假体装置的发展、生产和应用提供了巨大的可能。其中一项特别引人关注的进展就是智能视觉假体。虽然通过中枢视觉系统到知觉域的机制还未完全了解,但视觉假体是通过电刺激视觉通路的不同部位来产生有用的视觉感受。许多年前,哲学和心理物理学研究都强调视觉感受可能是由不同的原因所引起。为了研制视觉假体,我们使用两张映射图来描述中枢视觉系统的功能是如何实现的。我们提出一种具有自学习功能且包括几个阶段的视网膜编码器（retina encoder,RE）。视网膜模块的RE模拟视网膜的功能并假定其实现了模式P1从物理域到神经域的映射操作M1。与此相对应的,中枢视觉系统模块则实现另一个映射操作M2,即M1在神经域的输出信号被转换到知觉域而产生视觉感受P2。在设定的迭代和基于感受的学习过程中,一名拥有正常视力的被试参与实验来提供由P1而产生P2的感性的相似性估计作为学习算法的输入,该算法反过来调整RE的参数矢量使得P2足够接近P1。更具体的说,全部RE时空滤波器可以借助遗传算法与被试交互式的实现调节。另一种视网膜编码器RE^＊使用特殊的时空滤波器组、决策树算法以及仿真的微小眼动算法组合构成。这种新编码器可以显著提高调节的结果。近期RE的研究集中在试图增强RE本身基于P1模式预处理的特性、模式分割、时间模式表达的选择性调整以及刺激电极簇的选择性控制。随着神经假体技术研究的不断深入和成熟,将会有越来越多的人受益。     

单眼剥夺对金黄地鼠视觉中枢GABA神经元分布的影响

用免疫细胞化学技术观察了单眼剥夺后金黄地鼠视觉中枢GABA神经元分布的变化。结果表明:单眼剥夺后,金黄地鼠视皮层和上丘的GABA阳性神经元暂时性增多,但剥夺后六个月,其数目显著减少。在单眼剥夺前和剥夺后侧膝体中GABA阳性神经元数目没有明显差异。剥夺眼对侧视皮层GABA阳性神经元数比剥夺眼同侧视皮层GABA神经元数目少。单眼剥夺后视觉中枢GABA神经元类型及形态与剥夺前没有差别。晚期单眼剥夺也能引起视觉中枢GABA神经元数量和分布的变化。以上结果表明,单眼剥夺后视觉中枢抑制神经元的结构发生了变化。     

揭秘大脑里的“开关”

动物对不同的感觉刺激产生不同的行为反应,这对动物生存至关重要。关于其神经机制的研究,之前的工作多集中在感觉系统信息处理方面。但视觉刺激所包含的行为意义是怎样被大脑处理的,大脑处理后又如何根据刺激的行为意义调控行为的发生尚不清楚。为了更好地解析行为选择的神经机制,中国科学院神经科学研究所杜久林组姚园园等利用斑马鱼的逃跑环路为模型,研究了不同行为意义的视觉刺激引起不同行为反应的神经机制。首先,他们发现斑马鱼仅对危险性而非非危险性视觉刺激产生逃跑行为,且这一行为控制发生在视觉信息由视觉中枢向逃跑命令神经元传递的阶段(即视觉-运动信息转换阶段)。其次,发现下丘脑多巴胺能神经元和后脑甘氨酸能抑制性神经元组成"开关"样功能模块控制这一行为选择。进而,他们发现这一"开关"样功能模块对危险性和非危险性视觉刺激的不同控制是由这些神经元的视觉反应特性实现的。这一工作揭示了神经调质系统在行为选择中的作用,增加了人们对感觉–运动信息转换控制的认识。该工作发现的神经调质系统响应感觉刺激这一功能特点可能是大脑中一种普遍存在的神经机制,即神经调质系统接受和处理感觉刺激所携带的行为意义,进而通过调节感觉-运动神经通路,帮助动物作出相应的行为选择。这一工作为课题组提出的"Bi-modal Brain Function Hypothesis"提供了进一步的实验证据。     

地下啮齿动物视觉系统的形态结构与机能进化

感觉系统的适应进化机制一直是动物行为学研究的焦点。生活在特殊环境中的动物,其感觉系统在进化过程中表现出的显著差异更是引人注目。由于适应地下黑暗生活环境,地下啮齿动物感觉系统在各个组织水平都表现出进化和退化镶嵌的形态特征,其视觉系统表现得最为突出：视觉器官退化,有关图象分析结构、由视觉诱导产生行为反应的脑区及视觉投射严重退化,有关感受光周期的“非成像” 视觉通路结构高度发达。本文综述了地下啮齿动物视觉系统的结构、功能、进化与发育等方面的研究进展,旨在阐明地下啮齿动物视觉系统的特点,有助于开展地下啮齿动物视觉系统适应进化机制的研究。     

Vax基因与视觉神经系统的早期发育

视觉神经系统的发育与形成是一个相当复杂的过程,其基因调控机理是神经发育生物学领域的研究热点.Vax基因家族是新近发现的一类与视觉神经系统发育密切相关的同源异型盒基因,调控前脑、眼原基、视泡、视柄以及视网膜的发育.Vax-1参与色素上皮和视柄的分化;Vax-2则在视网膜及视神经背腹轴建立方面起重要作用.Vax基因的研究将对阐明视觉神经系统发育调控机制提供新的认识.     

中枢神经系统的突触前抑制

中枢神经系统的抑制过程是中枢神经系统的基本神经过程之一,中枢抑制分突触前抑制和突触后抑制,本文主要综述有关突触前抑制问题,为研究中枢抑制和针刺镇痛原理提供一些资料。一、突触前抑制和突触后抑制现在一般认为,中枢抑制过程进行的部位主要在突触,中枢抑制实际上就是突触抑制。自从 Eccles 等对这个问题进行研究以来,一般将突触抑制分为两种,即突触前抑制和突触     

雌激素在中枢肾素-血管紧张素系统功能异常诱导的高血压中的保护作用

雌激素主要由卵巢分泌,是一种类固醇激素。流行病学研究显示,绝经前女性的高血压发病率明显低于同龄男性。研究表明,雌激素可通过影响中枢肾素-血管紧张素系统(RAS)组分的功能发挥其在中枢血压调控中的保护作用。雌激素作用于雌激素受体可抑制RAS增压信号通路或/和激活其减压信号通路,衰减中枢核团内自主神经元兴奋性进而延缓外界刺激诱导的高血压的发生。本文通过对雌激素在中枢RAS活动增强诱导的高血压发生中心血管保护作用及作用机制等方面进行综述,为临床开展性别差异性的高血压防治提供新思路。     

视觉轮廓整合的神经机制

视觉轮廓整合是指视觉系统将视野中的离散元素组合为整体轮廓线的加工过程,是连接初级感觉加工和高级视觉物体知觉间的关键桥梁。对视觉轮廓整合神经机制的研究不仅能促进我们对人类知觉整合的理解,也有助于启发计算科学领域图形整合和分隔算法的改进。然而,轮廓整合的神经机制尚无最终定论。当前的争议主要集中在轮廓整合是基于初级视皮层固有水平连接的产物,还是基于脑区内水平连接及脑区间反馈连接共同作用的产物。本文在回顾这两种理论框架及其研究证据的基础上,对未来的研究问题和方向进行了展望。     

H_1受体拮抗剂的镇静催眠作用机制的新看法

多数 H_1受体拮抗剂具有明显的镇静催眠作用,但其作用机制尚不清。近年来,在对中枢组织胺能神经及其递质和受体研究的基础上提出,组织胺参与脑的多种功能,H_1受体与脑的觉醒过程有关,H_1受体拮抗剂的镇静催眠作用与此类药物对中枢 H_1受体的拮抗作用有关。本文概要介绍这一新的看法。     

中枢胆碱能系统投射支配鸣禽鸣唱控制系统并调控鸣唱行为

鸣禽因其独特的习得性鸣唱行为,成为了研究运动学习的理想模型。现已证实,鸣禽的鸣唱行为受前脑内的鸣唱控制系统直接调控。有证据显示,鸣唱控制系统内有胆碱能递质及其受体分布,其中发声运动核团接受来自基底前脑中枢胆碱能系统的胆碱能神经支配,其可通过胆碱能递质影响发声运动核团的神经活动,进而影响鸣唱行为。在哺乳动物中的研究证实,中枢胆碱能系统参与了对运动行为和运动学习神经过程的调控。了解中枢胆碱能系统对鸣禽鸣唱行为的调控作用,有助于更好地理解鸣禽鸣唱运动控制和鸣唱学习记忆的神经机制,并可从比较生理学的角度,为研究其它动物感觉运动和学习记忆的神经过程,乃至人类语言产生的神经过程提供重要参考。本文对迄今国内外在胆碱能递质对鸣禽发声运动核团作用受体的选择性及其对神经元活动影响的研究进展进行了综述,为揭示中枢胆碱能系统调控鸣禽鸣唱行为的神经机理提供有价值的线索。     

蜜蜂复眼的视觉通路研究进展

视觉通路的研究在神经科学、 仿生应用和医学治疗上都具有十分重要的意义。西方蜜蜂Apis mellifera作为神经生物学研究的重要模式生物已被广泛地应用于视觉通路的研究。蜜蜂的视觉器官包括1对复眼和3只单眼, 复眼是形成视觉的主要感觉器官。视叶是蜜蜂传递和处理视觉信息的主要神经构造, 它包括视神经节层、 视髓质层、 视小叶和前视结节4个等级的神经纤维网。复杂的视觉信息在经过大脑的各级神经时被分离, 以许多空间隔离的并行连续的视觉通路传递和加工, 然后汇集到高级脑中枢, 部分甚至与其他感觉模态的信息相整合, 最终输出有效信息来调控蜜蜂的各种行为。本文按照信息在视叶中逐级传递的顺序对蜜蜂复眼的视觉通路研究进展进行综述。     

视觉注意的时间结构和动态神经机制

把有限的心理和神经资源选择性地根据当前环境或任务来分配给某些而不是所有过程,是通过注意来完成的。以往的大部分有关视觉注意的研究都集中在注意是如何在空间维度和特征维度进行分配的问题上,而近来的一系列研究则从时间动态这个角度揭示了视觉注意中的一些新现象和新机制。本文将从以下四个方面综述时间这个基本维度在视觉注意中的表现、作用及其神经机制:(1)注意对外部刺激动态结构的追踪(注意动态理论),(2)注意的内秉动态特性,(3)基于时间组织的多物体加工,(4)视觉动态和经典注意现象的相互关系。我们认为,注意的时间组织和动态结构是注意中非常重要和基本的方面,对其的研究将为注意理论的一些长久以来的争论和难点提供新的角度和解决方案。本文进一步提出了视觉注意研究领域亟待探索和研究的新方向和问题。     

果蝇学习记忆行为的分子机制

分子遗传学技术的应用一方面发展了新的神经组织学方法,使果蝇脑中的细微结构得以展示;另一方面,对记忆从形成到提取过程中信息处理的研究,表明蘑菇体可能在形成长时程记忆方面起重要作用,而一对背内侧核团（dorsal paired medial cells）与蘑菇体之间的信息传递对于记忆的“提取(retrieval)”是至关重要的.行为功能检测为视觉信号整和的研究提供了新的实验依据,从而使果蝇蘑菇体的高级脑中枢功能逐渐被揭示出来.