《Heliyon》：The effect of prenatal sensory stimulation on the parvalbumin neurons in entopallium and visual Wulst
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本研究针对胚胎期感觉刺激如何影响脊椎动物大脑偏侧化神经环路的细胞组成这一关键问题，以家禽为模型，探讨了光照孵化对雏鸡端脑两个主要视觉区域（内髓核和视叶上嵴）中小白蛋白（PV）神经元密度的调控作用。研究发现，光照孵化能诱导这两个区域在左半球出现更高密度的PV神经元，从而形成脑半球不对称性，而黑暗孵化组则无此现象。该结果揭示了产前经验可塑造端脑神经组成的新机制，为理解环境因素在脑发育关键期的作用提供了重要神经解剖学证据。
大脑的偏侧化，即左右脑半球功能专门化，是脊椎动物神经系统的一个迷人特征。这种不对称性不仅受遗传机制控制，也受到产前环境经验的深刻影响。在鸟类中，这一现象尤为显著：胚胎发育敏感期内的光照刺激，会因雏鸡在蛋内的特定体位（身体覆盖左眼，右眼贴近蛋壳）而不对称地作用于双眼，进而诱发视觉功能和神经环路的偏侧化。尽管光照对鸟类行为偏侧化的影响已被广泛研究，但其对视觉脑区细胞组成的具体作用，尤其是对端脑初级视觉区域（如内髓核和视叶上嵴）内特定神经元群体的影响，仍知之甚少。这构成了本研究探索的起点。
为了填补这一知识空白，由A. Morandi-Raikova、R. Ayd?n、C.D. Corrales-Parada、H.M. Rowland、G. Vallortigara、U. Mayer和O. Rosa-Salva组成的研究团队，在意大利特伦托大学心智/脑科学中心开展了一项深入研究。他们的工作聚焦于小白蛋白（Parvalbumin, PV）神经元——一类在哺乳动物视觉皮层抑制性功能和经验依赖性可塑性中扮演关键角色的GABA能中间神经元。研究团队假设，胚胎期的光刺激同样会影响鸟类端脑视觉区域内PV神经元的发育和分布。
研究人员将家鸡（Gallus gallus）受精卵分为两组进行孵化：“光照孵化组”在胚胎发育第18至19天的敏感期接受光照（1036 lx）；“黑暗孵化组”则在完全黑暗环境中孵化。所有雏鸡在出壳第一天被安乐死，并进行脑组织灌注固定。通过免疫组织化学方法，使用山羊抗PV抗体对脑组织切片进行染色，特异性地标记出PV免疫反应阳性（PV-ir）的神经元。研究重点观察了端脑的两个主要视觉输入区域：接收顶盖离丘脑通路（Tectofugal Pathway，鸟类主要的视觉通路，功能上类似于哺乳类的纹外视觉皮层）输入的内髓核（Entopallium, E），以及接收丘脑离顶盖通路（Thalamofugal Pathway，功能上类似于哺乳类的初级视觉皮层）输入的视叶上嵴（Visual Wulst）。利用Zeiss显微镜和ImageJ软件，他们对左右半球这两个脑区内PV-ir神经元的密度进行了自动化的定量分析，并采用重复测量方差分析（ANOVA）等统计方法比较不同孵化条件和半球间的差异。
2. 结果
2.1. 脑区PV神经元分布
PV-ir神经元胞体清晰可辨。在内髓核核心区密度最高，并向周围逐渐降低。在视叶上嵴的各层（包括高上髓核顶端HA、高上髓核顶端间质核IHS和高上髓核密细胞部HD）均观察到PV神经元，其中IHS层密度最高。这些解剖结构的观察为后续定量分析奠定了基础。
2.2. 光照孵化诱导脑半球不对称性
统计分析揭示了关键发现。无论是内髓核还是视叶上嵴，都观察到了显著的“半球×孵化条件”交互作用（内髓核：F(1,32)= 8.251, p = 0.007；视叶上嵴：F(1,33)= 5.311, p = 0.028）。这表明PV神经元密度在左右半球的分布因孵化条件（光照与否）的不同而存在差异。
后续分析表明，这种交互作用具体表现为：在光照孵化组中，左半球内髓核和左半球视叶上嵴的PV神经元密度均显著高于各自的右半球（内髓核：t(18)= 2.440, p = 0.025；视叶上嵴：t(18)= 2.707, p = 0.014）。并且，光照孵化组左半球的PV神经元密度也显著高于黑暗孵化组的左半球（内髓核：t(34)= 2.811, p = 0.008；视叶上嵴：t(35)= 2.128, p = 0.040）。相比之下，黑暗孵化组内部左右半球之间，以及光照孵化组与黑暗孵化组在右半球的PV神经元密度上，均未发现显著差异。
3. 讨论与结论
本研究证实了最初的假设：胚胎晚期发育阶段的光照暴露确实影响了端脑视觉区域的神经解剖结构。研究结果表明，内髓核和视叶上嵴均对光照孵化敏感，表现为光照诱导的PV神经元不对称性。具体而言，光照孵化使得雏鸡左半球这两个脑区的PV神经元密度显著高于黑暗孵化的对照组，从而导致光照组内出现左半球优势的偏侧化。而右半球的PV神经元密度不受光照影响，黑暗孵化组也未表现出明显的偏侧化。
这一发现挑战了以往认为光照依赖性偏侧化效应仅限于丘脑离顶盖通路（视觉Wulst所在通路）的观点。由于在鸟类中，大部分视觉投射是通过顶盖离丘脑通路（内髓核所在通路）到达端脑的，本研究结果意味着光照孵化的影响远比之前认为的更为广泛，几乎调控了端脑的全部视觉输入。这与行为学研究报告中光照孵化雏鼠广泛存在的偏侧化效应相一致。
光照对左半球（接收来自受光刺激的右眼系统的输入）PV神经元密度的增强效应，其功能意义值得深入探讨。PV神经元作为抑制性中间神经元，可能参与视觉注意控制和反应抑制等功能。光照通过影响PV神经元，可能强化了左半球端脑视觉接收区的这些功能。此外，左半球抑制性神经元的增加也可能是对光照引起左半球活动增强的一种补偿机制。该解剖学发现也与之前电生理学研究观察到光照孵化缩短左内髓核神经元反应潜伏期的现象相吻合，提示快速放电PV神经元的增加可能是其潜在机制。
研究也讨论了与既往研究结果的异同，指出黑暗孵化组未表现出显著统计学意义的偏侧化，可能与样本变异、计数方法差异等因素有关。同时，文章比较了鸡（早成鸟）与鸽（晚成鸟）在视觉通路偏侧化模式上的物种差异，强调了发育阶段对光刺激效应的影响。
总之，这项发表于《Heliyon》的研究首次在细胞水平上证明了产前感觉刺激能特异性影响端脑视觉区域内PV神经元的分布和密度，从而塑造脑半球不对称性。它不仅深化了对鸟类视觉系统发育可塑性的理解，也为探讨环境经验在脊椎动物大脑发育关键期如何调控神经环路组装提供了新的视角和重要的实验证据。研究的局限性在于仅关注了一种细胞类型，且研究对象为刚出壳的雏鸡，未来需要结合更多细胞标记物和对不同发育阶段的观察来进一步揭示其完整机制。
