本文轉(zhuǎn)自：微視光
作者：畢宏生 教授
畢宏生 教授、主任醫(yī)師、
博士生導(dǎo)師
山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬眼科醫(yī)院院
長、山東中醫(yī)藥大學(xué)眼科研究所
所長、山東中醫(yī)藥大學(xué)眼科與視
光醫(yī)學(xué)院院長。中國中西醫(yī)結(jié)合
學(xué)會(huì)眼科專業(yè)委員會(huì)主任委員、
中華醫(yī)學(xué)會(huì)眼科分會(huì)常務(wù)委員及
白內(nèi)障學(xué)組副組長、中國醫(yī)師協(xié)
會(huì)眼科醫(yī)師分會(huì)常務(wù)委員、山東
省醫(yī)學(xué)會(huì)眼科學(xué)分會(huì)主任委員、
山東省醫(yī)師協(xié)會(huì)眼科醫(yī)師分會(huì)主
任委員。
活動(dòng)：第五屆全球華人眼科學(xué)術(shù)
大會(huì)暨中華醫(yī)學(xué)會(huì)第二十一次全
國眼科學(xué)術(shù)大會(huì)
演講主題：視覺科學(xué)與大腦科學(xué)
的新進(jìn)展
錄音整理：慕歌
編輯/排版：視光菌
推薦語：人類視覺的產(chǎn)生不僅僅
是依靠眼睛，而是由一套完整的
視覺系統(tǒng)共同發(fā)揮作用完成的，
其中大腦在人類視覺方面發(fā)揮了
決定性的作用。
哈佛大學(xué)首席神經(jīng)生理學(xué)家艾倫
·霍布森教授提出：“看”這個(gè)
行為主要是由大腦完成的，而不
是人們想當(dāng)然地認(rèn)為由眼睛完成
的。我們的眼睛只是把看到的信
息（光信號）通過視網(wǎng)膜轉(zhuǎn)化
為神經(jīng)生理電信號，傳輸給大腦
，其余的一切都在大腦。毫無疑
問，我們的大腦決定著我們是否
能夠看得更好。
我國衛(wèi)生部近視眼防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)
室主任禇仁遠(yuǎn)教授提出：
光+眼+腦=視力。
人類或看得清，或看不清，眼球
只是個(gè)信息采納器，而最終視力
的好壞，很大程度上是由大腦決
定的！
所以我們要了解“看”的問題，
除了眼睛，還應(yīng)當(dāng)知曉大腦的重
要作用。畢宏生教授的這篇《視
覺科學(xué)與大腦科學(xué)的新進(jìn)展》，
能夠幫助我們理解這一機(jī)制，并
且對未來的眼視光技術(shù)的發(fā)展帶
來啟發(fā)。
演講原文
尊敬的主席、各位同道：
大家好，下面我就大腦視覺科學(xué)
研究方面的一些信息與大家分享
一下。
過去，對于眼病的治療大家往往
只關(guān)注眼球和視力本身。但是，
是否可以通過大腦視覺科學(xué)來提
高視覺，開辟一條眼病治療的新
途徑呢？比如曾在影片里面出現(xiàn)
過的辦案場景，本來模糊不清的
圖像，經(jīng)過計(jì)算機(jī)的分析處理后
就清晰可辨了；在這個(gè)過程中，
起作用的電腦CPU也就相當(dāng)于
我們的大腦。因此，進(jìn)行大腦功
能的研究和開發(fā)是有可能提高視
覺功能的。
視覺科學(xué)主要研究視覺形成過程
中的一切正常和病理狀況，屬于
認(rèn)知科學(xué)的一部分，除包括現(xiàn)代
眼科學(xué)和視光學(xué)的大部分內(nèi)容外
，還和心理學(xué)聯(lián)系緊密。
視覺的形成，包括從視網(wǎng)膜到視
皮層的一系列光化學(xué)反應(yīng)過程，
視覺信息經(jīng)過傳輸和視覺中樞加
工后產(chǎn)生視覺。這個(gè)過程涉及光
學(xué)、化學(xué)和神經(jīng)處理信息三個(gè)過
程，因此也是一門跨專業(yè)的科學(xué)
。
視覺通路中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的異常
，均會(huì)導(dǎo)致視功能受損，例如白
內(nèi)障、青光眼、視網(wǎng)膜病變等眼
病。這些眼病可以通過藥物、手
術(shù)以及假體的植入等手段進(jìn)行治
療，技術(shù)已經(jīng)比較成熟。但是，
現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對高級視覺中樞相關(guān)疾
病的認(rèn)識和診療相對不足，而研
究大腦視覺科學(xué)有助于解決這一
問題。
這里我們要感謝兩位專家，諾貝
爾獎(jiǎng)獲得者大衛(wèi)·休伯爾和托斯
坦·維瑟爾博士，他們在研究視
皮層V1區(qū)后，首次提出了大腦
視覺可塑性理論，開創(chuàng)了視覺科
學(xué)新領(lǐng)域。他們的研究發(fā)現(xiàn)并證
實(shí)了人類大腦視覺中樞是可塑的
，這為我們改善大腦視覺提供了
重要理論依據(jù)。
繼休博爾和維瑟爾之后，其他科
研人員在視皮層眼優(yōu)勢柱可塑性
方面進(jìn)行了大量研究，發(fā)現(xiàn)視皮
層細(xì)胞都具有眼優(yōu)勢和可塑性。
例如在單眼形覺剝奪模型中，就
觀察到視皮層內(nèi)眼優(yōu)勢柱分布會(huì)
發(fā)生變化，打開形覺剝奪眼，又
可以恢復(fù)到正常水平。
但是，成年動(dòng)物的眼優(yōu)勢柱可塑
性比幼年動(dòng)物明顯降低了。同樣
，成年人類的視覺可塑性也是非
常差的。這提示我們，在臨床上
進(jìn)行早期的干預(yù)和治療意義是非
常重要的。
迄今已經(jīng)證實(shí)的參與視皮層可塑
性的分子機(jī)制主要包括NMDA受
體，GABA，神經(jīng)營養(yǎng)因子，細(xì)
胞內(nèi)信號通路，細(xì)胞外基質(zhì)，以
及基因水平的調(diào)控等。
這些研究，在組織結(jié)構(gòu)方面絕大
多數(shù)僅從細(xì)胞學(xué)層面展開；在功
能方面，主要分析電生理活動(dòng)。
我們的開創(chuàng)性工作，是將超微結(jié)
構(gòu)與調(diào)控突觸可塑性的分子機(jī)制
結(jié)合起來，并在動(dòng)物整體視功能
水平上進(jìn)行研究，這是前人沒有
做過的。
在一些前期工作的基礎(chǔ)上，我們
鎖定了一種視皮層可塑性關(guān)鍵分
子——肌動(dòng)蛋白。
肌動(dòng)蛋白主要存在于神經(jīng)突觸前
膜、后膜，是突觸的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
有球形單體（G-actin）和鏈狀
多聚體（F-actin）兩種形式，
正常狀態(tài)下單體和多聚體之間存
在重排的過程，保持保持動(dòng)態(tài)平
衡。在學(xué)習(xí)記憶等應(yīng)激等條件下
，肌動(dòng)蛋白重排加速，多聚體和
突觸增多，伴突觸數(shù)目增多。
我們的研究就是探索了肌動(dòng)蛋白
重排在誘導(dǎo)突觸結(jié)構(gòu)可塑性、視
皮層發(fā)育以及形覺剝奪性弱視發(fā)
病中的作用。
那么，肌動(dòng)蛋白在視覺皮層發(fā)育
方面有什么作用呢？首先，我們
觀察到，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物大鼠出生后早
期，視皮層突觸密度持續(xù)增加，
但總肌動(dòng)蛋白量并沒有變化。
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，視皮層發(fā)育早
期，突觸排列是雜亂無章的。隨
著發(fā)育進(jìn)程，突觸逐步有序修剪
，使兩眼纖維有序分層，在皮層
內(nèi)則形成眼優(yōu)勢柱排列，視覺功
能也逐漸發(fā)育完善。
為了更加充分地說明肌動(dòng)蛋白在
視覺發(fā)育和視皮層可塑性中的關(guān)
鍵作用，我們又開展了多重驗(yàn)證
研究：
首先，在單眼形覺剝奪動(dòng)物模型
，發(fā)現(xiàn)不但可引起視力下降，剝
奪眼對應(yīng)視皮層突觸和肌動(dòng)蛋白
也有下降；而對側(cè)眼對應(yīng)視皮層
較正常動(dòng)物有增高趨勢。
然后，給出生后30天的正常動(dòng)
物視皮層注射肌動(dòng)蛋白聚合抑制
劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)突觸密度顯著降低
，動(dòng)物的視力也明顯下降。
我們又給弱視動(dòng)物模型視皮層內(nèi)
注射肌動(dòng)蛋白聚合穩(wěn)定劑。結(jié)果
發(fā)現(xiàn)，與對照組比較，視皮層內(nèi)
聚合肌動(dòng)蛋白和突觸密度增加，
視力值明顯增高。
這一系列研究充分證明了肌動(dòng)蛋
白是調(diào)控突觸結(jié)構(gòu)可塑性的上游
因素，在視功能發(fā)育調(diào)控中發(fā)揮
重要作用。
也提醒我們，通過改變視覺通路
中像肌動(dòng)蛋白這樣的關(guān)鍵分子來
提高視覺可塑性并改善視力，可
能是未來解決一些難治性視功能
障礙新的可行方式。
視覺科學(xué)領(lǐng)域還有許多新的發(fā)現(xiàn)
。
例如，過去我們認(rèn)為視覺信息都
是靠大腦視覺中樞來處理的，但
是，《自然》雜志的一篇報(bào)道顛
覆了這一傳統(tǒng)觀點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，
視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞具有初步信息
處理的能力，而且有32種以上
不同的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞響應(yīng)不同的圖
像信號，隨后再通過不同的通道
將圖像信息傳送給大腦。
在《科學(xué)》雜志另一篇相關(guān)報(bào)道
中，有研究人員發(fā)現(xiàn)了15種不
同的視皮層中間神經(jīng)元類型。
聚焦于視覺通路中這些新發(fā)現(xiàn)的
神經(jīng)細(xì)胞的研究，將幫助我們解
答許多關(guān)于大腦和視覺關(guān)系的疑
惑，甚至開發(fā)出新的疾病治療手
段。
目前，對于像視網(wǎng)膜色素變性、
絕對期青光眼、視神經(jīng)萎縮等眼
病引起的盲癥，有沒有其它方法
可以幫病人恢復(fù)視力呢？
其實(shí)，人工視覺技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了
近一個(gè)世紀(jì)的演變，可能是最有
前景的解決方案。
例如人工視網(wǎng)膜技術(shù)，植入芯片
以代替失去功能的視網(wǎng)膜收集視
覺信號，然后傳導(dǎo)給視覺中樞，
產(chǎn)生視覺。
假如神經(jīng)傳導(dǎo)系統(tǒng)也被損壞了怎
么辦？還可以直接刺激視覺中樞
，使人類產(chǎn)生視覺感受。
這種技術(shù)由攝像頭采集信號，經(jīng)
過信息處理后直接刺激視覺中樞
，優(yōu)點(diǎn)是對視覺傳導(dǎo)通路沒有特
殊要求。
雖然這些技術(shù)還面臨著感染、生
物相容性等一系列問題，但畢竟
為我們解決眼科絕癥開啟了一扇
大門。如何使患者獲得更安全、
更舒適的視覺功能是下一步需要
我們研究的方向，愿和大家一起
努力，使每一個(gè)患者都能獲得良
好的視覺質(zhì)量。
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