斑马鱼研究揭示了眼睛运动的发育机制

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脑部异常有关的基因可能在无法控制眼球运动的人中起作用。

这项发现将在本周发表在《神经科学杂志》上。该杂志是拥有近40,000名成员的神经科学学会的官方杂志，强调了唐氏综合症细胞粘附分子样1基因在眼球运动发展中的重要性。

该研究利用斑马鱼作为模型来研究人眼运动障碍的神经回路。近年来，斑马鱼已成为生物医学研究的重要工具，可洞悉复杂行为障碍的致病机理。

VTC Fralin生物医学研究所副教授Albert Pan说：“我们可以将斑马鱼放在显微镜下，尤其是在幼虫期，并观察细胞的移动，眼睛的发育以及各种令人兴奋的神经元活动。”研究中的多校研究团队。“由于人和鱼在大脑结构和基因上有相似之处，因此这种简单的有机体为我们提供了一个非凡的窗口，让我们了解眼睛运动背后的常见神经通路和大脑活动模式。”

作为在发育和身体计划上有许多相似之处的脊椎动物，鱼类和人们共享许多基因和蛋白质，包括唐氏综合症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有关的众多突变之一。然而，dscaml1缺乏可如何有助于行为缺陷已经大多不明。

在这项研究中，主要作者Manxiu“米歇尔”马，在泛实验室的研究助理，亚历山德罗拉米雷斯在医学康奈尔大学和王彤，在泛实验室担任博士后研究员的博士后在埃姆雷阿克塞实验室，分析dscaml1缺乏如何影响斑马鱼的神经系统发育和眼睛运动。

通过视频跟踪幼虫斑马鱼的眼球运动，科学家发现dscaml1突变体具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扫视的快速弹道眼球运动。

扫视对于快速将视线转移到不同的兴趣点非常重要。扫视产生发育障碍(眼运动失用症)的患者通常难以阅读或执行其他需要频繁凝视的任务。研究人员进一步使用了一种强大的成像技术，称为双光子钙成像，可以在扫视过程中观察活体动物大脑中的神经元活动，并能够识别出与行为缺陷相对应的受损神经通路。

研究人员说，斑马鱼dscaml1突变体的许多特征与人眼运动性失用症相似，对斑马鱼模型的进一步研究可能导致发现复杂的疾病。

潘说：“许多行为问题的特征是异常的眼球运动，以及人们在视觉上如何感知面部和情绪。”潘亦是英联邦创新技术中心发展神经科学杰出研究学者，生物医学和医学系副教授。弗吉尼亚理工大学病理生物学和精神病学与行为医学系。“有了像斑马鱼这样的简单生物，以及产生并控制眼球运动的相对简单的神经回路，我们就能弄清楚基因是如何影响发育的，并有望帮助我们了解基因如何影响精神病。”

除了来自弗吉尼亚理工大学和威尔·康奈尔医学院的科学家之外，哈佛大学，麻省总医院，奥古斯塔大学和纽约大学朗根医学院的教师也参与了这项研究。

这项工作得到了美国国立卫生研究院，西蒙斯全球脑计划，弗吉尼亚理工大学，弗林生物医学研究所和奥古斯塔大学的支持。

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