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甘肃鼢鼠是我国黄土高原特有的营地下生活的鼠类,终年生活在地下黑暗的洞道内,很少在地面活动,其洞穴呈封闭状态,生活的空间格局对其身体结构、生理机能及感觉器官产生了深刻的影响,经过长期的适应进化,其感觉系统的形态结构和功能发生了巨大变化,其中最为显著的是视觉退化,眼萎缩,眼球直径与体长之比远远小于地面活动的啮齿动物。
前期研究发现,将甘肃鼢鼠暗适应一段时间后,暴露于光下,脑区视觉相关核团C-Fos蛋白表达强烈,说明甘肃鼢鼠能够处理光信息。本研究应用行为学、形态学、神经解剖学、免疫组化、免疫荧光等生物学技术,对甘肃鼢鼠的视器结构和辨色能力作了研究,旨在探讨甘肃鼢鼠能否区分不同波长的光,结果表明:
尽管甘肃鼢鼠长期生活在地下,眼球并没有完全退化,仍存在眼睑、角膜、虹膜、晶状体、巩膜、脉络膜及视网膜等基本结构,说明甘肃鼢鼠能够适应短期的地面活动。
对甘肃鼢鼠视网膜超微结构的研究发现,感光细胞结构完整,具有大量的感光细胞胞体,突触终末有大量突触小带结构,而向大脑传输视觉信息的神经节细胞稀疏,说明甘肃鼢鼠能够接受光学信息,光学信息在视网膜内进行了大量整合,到达脑部的信息较少。视网膜色素颗粒代谢旺盛,四期色素颗粒同时大量存在。因此,可以对视网膜起到保护作用,防止甘肃鼢鼠偶尔地面活动时,强光对视细胞有损害作用。与其他地面活动的啮齿动物相比,甘肃鼢鼠视网膜结构最明显的特征是神经节细胞稀疏,远远少于地面活动的啮齿动物,通过对其视网膜超微结构的研究发现,少量神经节细胞显现出凋亡特征,说明部分神经节细胞凋亡可能是甘肃鼢鼠神经节细胞稀少的原因。
通过免疫荧光技术,运用Blue-sensitive Opsin sc-14363和Opsin Red/greenAB-5405分别标记对短波长敏感的视锥细胞色素蛋白(S-视锥细胞)及对长波长敏感的视锥细胞色素蛋白(L-视锥细胞),结果表明甘肃鼢鼠存在两种类型的视锥细胞,即含有大量S-视锥细胞和少量L-视锥细胞。因此甘肃鼢鼠为典型的二色视者,具有区分不同波长光的能力。
甘肃鼢鼠对不同波长的光刺激具有不同的行为反应。在红光与蓝光下的活动行为差异显著,在红光环境的活动频率高于在红光环境下的活动频率。
用不同颜色光刺激甘肃鼢鼠后,其脑区相关核团及后扣带皮质均有c-Fos蛋白表达,说明甘肃鼢鼠有感受光的能力。两种不同波长的光刺激后,c-Fos蛋白表达差异极其显著,进一步证明甘肃鼢鼠具有区分不同波长光的能力。总之,甘肃鼢鼠的视觉器官结构能适应其短时间的地面活动,具有感受光刺激的能力,并能区分不同波长的光,但对于其是否具有成像功能有待于进一步研究。