PNAS：突破！在三维空间内控制双眼眼球运动的新神经元群被发现

阿拉巴马大学伯明翰分校的研究人员发现了一个之前未被描述过的神经元群，这些神经元能够帮助我们在三维空间中视物时，控制我们的眼球运动。

在正常的视物过程中，我们每分钟会多次将眼睛对准三维空间中的不同物体。随着每一次的变化，左眼球和右眼球都会发生旋转。双眼眼球一般是向同一方向旋转的，但是旋转的角度大部分情况下是不同的。这些不均等的眼球运动被称为分离性眼跳。

分离性眼跳与其他两种眼球运动不同：一种称为共轭眼跳，是指眼睛的同步旋转；另一种称为对称性转斜眼球运动，在这种眼球运动中，眼睛是以相等但相反的方向旋转的。目前，分离性眼跳的基本机制我们尚不清楚。

通过几种眼球运动模型我们可以预测存在一种被称为眼跳收敛爆发神经元（或SVBNs）的神经元群，这类神经元只在分离性眼跳时产生激活爆发，但在另外两类眼动过程中不产生放电。

由Julie Quinet博士领导的阿拉巴马大学伯明翰分校研究人员在中脑部位靠近动眼神经核的区域（这个区域被称为中脑网状结构（cMRF））寻找这些假定的神经元。近来的解剖学研究结果表明，cMRF中可能含有涉及到分离性眼跳神经控制的运动前神经元。

Quinet和他的同事通过分析训练过的恒河猴的大脑记录，在cMRF中发现并记录了18个SVBN。“据我们所知，”UAB眼科及视觉科学系的一名研究员Quinet说，“之前的研究记录中，还没有报告过这种类型的细胞。”

这类新发现的SVBN神经元群显示了模型预测到的三个独特特征：

1）当动物进行分离性眼跳时这种神经元会放电；

2）在同步眼球运动过程中（也被称为共轭眼跳），以及在眼球以相等角度但相反的方向旋转时（我们称之为对称性转斜眼球运动），这种神经元将保持沉默，并且；

3）不论分离性眼跳是向右还是向左，该种神经元都会被激活。除此之外，此类神经元在分离性眼跳过程中的峰值爆发与收敛速度（也就是眼球移向对方或从对方移开的速度）高度相关。

另外发现的一个非常有趣的结果是，有一半被记录的细胞增加了会聚分离性眼跳时的放电速率，而另一半细胞则增加了发散分离性眼跳时的放电速率。

Quinet以及他的同事们说，对大脑中可能向SVBNs神经元提供输入性信息的分离性眼跳的进一步研究，有助于解释和提出治疗斜视的进一步的解决方案（斜视是一种眼睛在注视一个物体时彼此不能正确对齐的状况）。

Quinet说，本研究的结果以及先前其他地方和阿拉巴马大学伯明翰分校的研究结果表明，SVBNs可能在所有近三联反应的成分（晶状体调节、瞳孔收缩和会聚）中起作用。

这篇发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）的题为“快速双眼眼球运动的神经控制：眼跳-会聚爆发神经元”的研究中，与Quinet合作的作者是来自阿拉巴马大学伯明翰分校眼科和视觉科学系的Kevin Schultz和Paul D.Gamlin；以及密西西比州杰克逊，密西西比大学医学中心，神经生物学和解剖科学系的Paul J.May。

Julie Quinet et al, Neural control of rapid binocular eye movements: Saccade-vergence burst neurons, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.2015318117