在视觉医学领域,弱视(俗称"懒眼")一直是一个棘手的挑战。这种常见视觉障碍通常发生在儿童发育期,由于一只眼睛视力受损,大脑视觉系统的神经连接会转向支持另一只眼睛,导致弱视眼即使在原始视力问题得到纠正后,功能仍然受限。传统治疗方法仅对婴幼儿和学龄前儿童有效,因为只有在神经连接仍在形成阶段才能干预。
然而,麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所神经科学家的一项最新研究带来了突破性进展。研究表明,如果仅对弱视眼的视网膜进行短暂、可逆的麻醉(仅需几天时间),即使在成年后,大脑对该眼的视觉反应也能得到恢复。这项发表在《Cell Reports》上的开放获取研究,可能显著提升通过暂时麻醉视网膜来恢复弱视眼神经连接强度的临床潜力。
从理论到实践:弱视治疗的新思路
Bear实验室多年来一直在研究弱视背后的科学原理,致力于理解神经回路如何根据视觉体验或剥夺改变其连接的分子机制。这些研究产生了关于如何在成年期解决弱视问题的想法。
早在2016年,与达尔豪西大学合作的研究中,团队就表明暂时麻醉两只视网膜可以恢复弱视的视力损失。五年后,他们发表的研究显示,仅麻醉非弱视眼可以改善弱视眼的视觉功能。这些发现已在多个物种的成年个体中得到验证。
但新发现的失活机制表明,当直接应用于弱视眼时,这种治疗方法也可能有效。Bear教授表示,"如果这种方法有效,那将是相当大的进步,因为这意味着治疗期间无需中断好眼的视力。几乎不发挥作用的弱视眼可以被暂时失活并'重新激活'。"
神经元"爆发式"活动:治疗机制的关键
在整个研究过程中,实验室提出了多种假设来解释视网膜失活如何产生治疗效果。在实验室的档案中,一个未被探索的发现引起了研究团队的注意:在2008年,他们发现阻断视网膜到外侧膝状核(LGN)神经元的输入,会导致这些神经元向视觉皮层的下游神经元发出同步的"爆发式"电信号。这种活动模式在出生前的视觉系统中也存在,并引导早期突触发育。
新研究测试了这些爆发是否在实验室报告的潜在弱视治疗方法中发挥作用。研究团队使用河豚毒素(TTX)单次注射来麻醉实验动物的视网膜。他们发现,爆发不仅发生在接收来自麻醉眼睛输入的LGN神经元中,也发生在接收来自未受影响眼睛输入的LGN神经元中。
进一步研究表明,这种爆发反应取决于LGN神经元中特定的"T型"钙通道。这一发现至关重要,因为它为科学家提供了一种关闭它的方法。一旦获得这种能力,研究人员就可以测试这样做是否会阻止TTX在弱视小鼠中产生治疗效果。
果然,当研究人员基因敲除这些通道并破坏爆发活动时,他们发现麻醉非弱视眼再也无法帮助弱视小鼠。这表明爆发是治疗发挥作用所必需的。
直接麻醉弱视眼的突破性发现
鉴于研究发现无论麻醉哪只眼睛都会发生爆发活动,科学家们假设仅对弱视眼进行麻醉可能就足够了。为验证这一假设,他们进行了一项实验:一些弱视小鼠模型接受了弱视眼的TTX注射,而另一些则没有。注射使视网膜离线两天。一周后,科学家测量了视觉皮层神经元的活动,以计算每只眼睛输入的比例。
他们发现,接受治疗的小鼠与未治疗的小鼠相比,比例要均衡得多,表明在弱视眼被麻醉后,其在大脑中的输入上升到了与非弱视眼相当的水平。
虽然Bear指出仍需进一步测试,但团队在研究中写道,结果令人鼓舞。"我们谨慎乐观地认为,这些发现可能导致人类弱视的新治疗方法,特别是考虑到发现沉默弱视眼是有效的这一发现。"
临床应用前景与挑战
这项研究为成人弱视治疗带来了新的希望,但将这一发现转化为临床应用仍面临挑战。首先,需要在视觉系统更接近人类的物种中再次验证结果,特别是在灵长类动物中。
其次,研究人员需要确定最佳的治疗方案,包括麻醉持续时间、频率和给药方式。此外,还需要评估这种治疗方法的安全性和长期效果。
尽管如此,这项研究的意义不容忽视。它不仅揭示了弱视治疗的新机制,还展示了通过暂时性干预来重塑成年大脑神经连接的可能性。这种方法可能不仅限于弱视治疗,还可能为其他神经系统疾病的治疗提供新思路。
研究团队与支持
这项研究由Madison Echavarri-Leet博士(2025届)领导,她的博士论文包含了这项研究。除Leet和Bear外,论文作者还包括Tushar Chauhan、Teresa Cramer和Ming-fai Fong。
研究得到了美国国立卫生研究院、瑞士国家科学基金会、Severin Hacker视觉研究基金和Freedom Together基金会的支持。
未来研究方向
基于这一突破性发现,研究团队计划开展多项后续研究:
- 在灵长类动物模型中验证治疗效果
- 优化治疗方案,确定最佳麻醉参数
- 探索其他可能影响神经元爆发活动的分子靶点
- 研究这种方法是否适用于其他类型的视觉障碍
- 开发临床可行的给药系统
随着研究的深入,我们有理由相信,这一革命性的治疗方法将为无数成年弱视患者带来新的希望,改变他们对视觉功能的认知和体验。


