中外两研究小组《PNAS》解析大脑皮层可塑性

　　中国科学技术大学生命科学学院与美国南加州大学心理学系的两个研究小组在实验中发现，成人弱视患者的视觉系统可塑性高于正常人。这一发现不仅为成人弱视患者提高视力带来了新希望，提供了理论和实践依据，而且对大脑皮层可塑性的研究提供了新认识。弱视是指眼部无明显器质性病变，远视力低于0.8且不能矫正者。这一研究成果的论文于2008年3月11日发表在美国《国家科学院院刊》（PNAS）上。

　　领导这一研究的是中国科学技术大学生命科学学院周逸峰博士与美国南加州大学心理学系吕忠林博士，这项研究工作是在中国国家自然科学基金委员会的资助下完成。

　　在发育过程中，大脑神经系统细胞之间的连接是实现神经系统信息整合功能的基础，但这些细胞之间的连接并非一蹴而就或一成不变的。它们受到突触连接的活动历史和经验的调控。这种细胞连接被改变的可能性被称为“发育可塑性”，而这个“发育可塑性”有着被称为“关键期”的一个时间段。人们普遍认为，6岁到8岁前是空间视觉发育的关键期，3岁到5岁是音乐和听觉发育的关键期。也就是说，在相应关键期内，大脑很容易受到相应的外界环境和经验的影响。视觉系统的异常发育会导致弱视，弱视治疗与年龄密切相关，年龄越小，效果越好。很长一段时间以来，在弱视患者临床治疗中，8岁以后的弱视因错过了视觉发育的关键期，几乎没有有效的治疗措施。因为他们的视觉系统已不具备可塑性，难以用传统治疗手段恢复视力。

　　然而，周逸峰和吕忠林领导的研究小组设计了一种实验，对成人弱视患者和正常人进行同样的空间视觉训练。一组为屈光参差性弱视患者，一组为正常人。在测量了两组被试者的视觉对比敏感度曲线以后，研究人员对他们在各自截止空间频率下训练，训练结束以后，再测试两组被试者的对比敏感度曲线。他们发现弱视患者的对比敏感度在训练后有显著提高，而正常人经过训练后变化较小。

　　此外，他们还用一种叫做“高斯差”的数学模型拟合这些对比敏感度数据，并比较了屈光参差性弱视和正常对照知觉学习的空间频率带宽，发现弱视组的学习带宽为4.04±0.63 Octaves（倍频程，频率比率为2比1的两个频率的间隔），正常对照组的学习带宽为1.40±0.30 Octaves。这说明弱视患者视觉系统知觉学习的带宽比正常的视觉系统要大得多，显示弱视患者视觉系统与正常视觉系统相比有着更大的可塑性。因此，他们的研究为弱视患者的知觉学习治疗法提供了理论和实践依据。

　　据有关医疗机构统计，目前，我国弱视发病率约为3%左右，成人弱视患者有3000万左右。周逸峰等人的研究结果如果能发展出相应的治疗方法，将有助于改善部分成人弱视患者的视力。

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

　　周逸峰：男，1963年12月生，江苏扬州人。研究员，博士生导师。

　　1982年7月获中国科大生物系生物物理专业学士学位；1985年7月获硕士学位；1989年1月至1990年8月为中科院上海生理所与美国犹他大学医学院解剖系联合培养博士生并于1991年4月获上海生理所博士学位。现任中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室和生命科学学院研究员，生命科学学院学位分委员会委员、学术委员会委员、生物物理博士点负责人。兼任中国科大儿童弱视、斜视研究治疗中心副主任。是北美神经科学协会会员和国际脑研究组织成员，《生物化学与生物物理进展杂志》编委、《中国斜视与小儿眼科杂志》编委。

　　1983年始从事视觉神经生物学方面的研究，主持了霍英东青年教师基金、中科院院长基金、美国NIH项目子课题、中科院和国家基金委重大项目等20项研究课题，总经费达500多万元。系统地定量研究了猫丘脑外膝体细胞的方向敏感性，用大量证据表明猫视皮层细胞的方向选择性可能起源于皮层下结构， 从而对流行多年的传统学术观点作出了修正。1991年被国家教委授予"做出突出贡献的中国学位获得者"荣誉称号; 1992年被遴选为国家教委优秀年轻教师重点跟踪资助对象; 1993年获中科院青年科学家二等奖；1994年赴美国犹他大学从事合作研究；1996年荣获霍英东青年教师奖研究类二等奖；1997年荣获中国科学院自然科学二等奖（第二获奖人）；1998年1月至1999年3月以访问科学家身份在美国Brandeis大学生物系和复杂系统国家实验室从事视觉系统短时程突触可塑性方面的研究；1999年以青年科学家小组负责人身份进入中科院知识创新工程。2001年再次赴美国犹他大学从事有关灵长类视觉系统衰老的神经机制及可能的延缓途径方面的合作研究，工作发表在SCIENCE上并作重点介绍。2004年入选教育部新世纪优秀人才。共在国内外核心刊物发表论文60余篇， 其中国际核心刊物(SCI)论文40余篇。经SCI检索，主要论文被引用300余次。

　　吕忠林博士：1989获物理学学士学位，1992获美国纽约大学物理学博士学位。1992年为美国加州大学尔湾分校认知科学系助研，1996年为美国南加州大学心理系助理教授，2000.5至今任南加州大学心理系和神经科学研究生部副教授(终身)， 2003.1 至今任南加州大学生物医学工程系副教授。2000年起为我校客座教授。已发表论文40余篇 (其中Science、Nature论文各1篇和PNAS文章9篇)、15篇综述，应邀报告40余次，论文被国际同行引用650余次。

　　吕忠林博士是中国科学院在心理学领域唯一的海外评审专家，他申请的“知觉学习的神经机制与模型”课题，于2001年获得国家基金委国家杰出青年基金（B类）资助。