人类和哺乳动物出生后,视觉系统能根据周围的视觉环境调整和改变与生俱有的神经联系和突触结构,这一改变发生的最敏感时期,称为视皮层可塑性关键期。以往的研究认为,只有在关键期内弱视才能得到有效治疗,一旦错过则成年期残留的弱视不能得到恢复。但目前的研究与临床观察使这一观点越来越受到质疑,许多基础和临床研究发现,成年动物的视皮层可塑性是被抑制而非完全消失,在一些特定的情况下可被“再激活”。在临床观察中发现,当单眼弱视的成年人,其健眼因疾病或外伤失明后,弱视眼的最佳矫正视力会逐渐提高,甚至可以接近正常,说明人类的成年弱视有治愈的可能。而通过动物研究,更是使用多种方法使成年大鼠视皮层恢复了可塑性。2002年,Pizzorusso等使用chABC酶降解成年期大鼠视皮层内硫酸软骨素蛋白多糖(chondroitin sulphate proteoglycans,CSPGs),首次成功恢复了成年期大鼠视皮层可塑性,并联合健眼反剥夺使成年大鼠弱视眼的视力恢复正常,首次证实了成年期大鼠视皮层可塑性可被“再激活”。随后,其他学者通过成年大鼠10天黑暗饲养、丰富环境法、服用5-羟色胺摄取抑制剂和降低皮层内抑制功能等方法,均成功恢复成年期大鼠视皮层可塑性,这些事实均说明成年期大鼠视皮层可塑性并未完全消失,而是被抑制,通过某些特定的方法,成年期视皮层可塑性可被“再激活”。本实验室以往的研究发现,双眼形觉剥夺可以抑制大鼠γ-氨基丁酸(γ-amino butyric acid, GABA)能抑制性突触传递功能发育,减弱成年大鼠视皮层内神经元抑制性突触传递的强度,调节视皮层抑制性和兴奋性神经递质受体的重新表达和分布。然而,双眼形觉剥夺所致的对GABA抑制环路功能的减弱是通过什么途径进行的,尚未进行进一步研究。以往的研究发现,以CSPGs聚集为主要构成的神经元周围网络(perineuronal net, PNNs)的成熟可以促进GABA抑制性环路功能的成熟,降解PNNs恢复成年大鼠视皮层可塑性后,视皮层内GABA能神经元对其靶细胞的抑制性功能降低,说明PNNs的减少是导致GABA环路抑制功能下降的原因之一。那么双眼形觉剥夺模型所致的GABA抑制性环路的功能降低是否是由于PNNs的减少所导致的呢?组织型纤溶酶原激活剂(tissue-type plasminogen activator, tPA)是一种丝氨酸蛋白水解酶,是CSPGs天然的降解因子。以往的研究发现,在小鼠视皮层可塑性关键期内,单眼剥夺后,剥夺眼对侧视皮层内tPA的活性增高,说明异常的视觉环境可以影响tPA的活性。那么双眼形觉剥夺模型能不能对视皮层内tPA的活性产生影响呢?结合上述内容我们提出假设:成年大鼠双眼形觉剥夺后,视皮层内tPA活性增高,使CSPGs降解增多,减少PNNs的表达,“再激活”成年大鼠视皮层可塑性。为此,本实验采用以下方法验证此假设:1、采用图形视觉诱发电位的方法,记录视觉发育可塑性关键期结束前后,视皮层可塑性的变化以及视皮层可塑性结束的时间,然后予以行双眼形觉剥夺,记录不同剥夺时间对视皮层可塑性的影响,确定能稳定激活成年大鼠视皮层可塑性的时间。结果发现:(1)正常出生后5周以内的大鼠,短期3天单眼剥夺即可造成视皮层眼优势的移动,说明大鼠视皮层存在可塑性。(2)正常出生后6周大鼠,短期3天单眼剥夺,不能使眼优势发生移动,说明大鼠视皮层可塑性被抑制。(3)予以7周大鼠双眼形觉剥夺14天,短期3天单眼剥夺可以使视皮层眼优势发生移动,说明双眼形觉剥夺14天可以稳定的再激活成年期大鼠视皮层可塑性。(4)在后面两部分实验,将采用出生后7周大鼠行双眼形觉剥夺14天作为双眼形觉剥夺视皮层可塑性再激活组模型。2、采用免疫荧光组织化学、免疫蛋白印迹和酶联免疫吸附法,检测在视皮层可塑性关键期前后,及行双眼形觉剥夺14天组大鼠视皮层内tPA的表达及活性变化。结果发现:(1)大鼠出生后1周,视皮层内仅有少量表达及活性,睁眼后其表达及活性明显升高,说明tPA的表达具有视觉经验依赖性。(2)在视皮层可塑性关键期高峰期以内,视皮层内tPA的表达及活性均较高,但到了关键期末和成年期,其表达及活性明显降低,说明其参与了视皮层可塑性,且与视皮层可塑性的终止有关。(3)双眼形觉剥夺组大鼠视皮层内的tPA表达和活性与同周龄及关键期结束前相比均升高,说明双眼形觉剥夺对视皮层内tPA的表达和活性均有影响。3、采用免疫荧光组织化学双重标记技术,双重标记视皮层可塑性关键期前后及行双眼形觉剥夺14天组大鼠视皮层内tPA和CSPGs的表达变化。结果发现:(1)大鼠出生后1周,视皮层内未见CSPGs表达,睁眼后开始出现,随年龄增长逐渐增加,说明视皮层内CSPGs的表达受到视觉经验和年龄因素影响,与视皮层可塑性的终止有关。(2)双眼形觉剥夺组大鼠视皮层内CSPGs与同周龄大鼠及关键期结束前大鼠相比,其表达明显降低,说明双眼形觉剥夺对视皮层可塑性的影响与CSPGs有关。(3)大鼠视皮层内tPA和CSPGs双标阳性细胞随年龄增加逐渐增多,说明随着年龄增加,tPA对CSPGs水解降低,使CSPGs表达增多,参与了视皮层可塑性关键期的终止。(4)双眼形觉剥夺组大鼠与成年大鼠及关键期结束前大鼠相比,视皮层内tPA和CSPGs双标阳性细胞明显降低,说明双眼形觉剥夺可增加视皮层内tPA的表达和活性,对CSPGs降解增多,减少皮层内PNNs的形成,是“再激活”成年大鼠视皮层可塑性的途径之一。本研究得到以下结论:1、BFD可成功再激活成年大鼠视皮层可塑性,形觉剥夺和光觉剥夺一样可以终身增强其眼优势可塑性;2、BFD14天可以使成年大鼠视皮层内tPA的表达和活性增加,加强对CSPGs的降解,减少PNNs的形成,可能是成年大鼠视皮层可塑性被“再激活”的机制之一。