視覺經驗如何改變大腦?──揭開視丘塑形的祕密


我們知道,大腦皮質能根據經驗進行可塑性調整,但視覺資訊進入皮質前的中繼站——視丘(dLGN)是否也能被經驗改變?這是 Sonoda 等人在 2025 年 Neuron 上探討的問題。

🧪 他們怎麼做的?
研究團隊使用「選擇性經驗飼養(Selective Experience Rearing, SER)」的方式,控制小鼠在視覺發育敏感期(P20–P35)每天只能觀看向上移動的垂直條紋(稱為 vSER),其他時間保持全黑。他們接著在視丘(dLGN)記錄神經元反應,測量其對不同方向移動的圖案的偏好。

🔍 發現了什麼?
1. 經過 vSER 的小鼠,其視丘內對垂直運動敏感的神經元比例顯著上升,顯示視覺經驗可改變早期感覺通路的特徵選擇性(參考附圖)。
2. 這種變化不是來自皮質回饋——即便在藥物抑制皮質活動的情況下,這種偏好依然存在。
3. 然而,這種經驗依賴的可塑性需要正常的視網膜到視丘的神經連結精細化(retinogeniculate refinement)。在使用 MeCP2 QKI 突變小鼠(該突變干擾視網膜輸入精細化)中,vSER 並不產生偏好改變。
4. 成人小鼠也展現出類似的可塑性,但效果較短暫,回復正常視覺後即消失;相比之下,幼鼠的改變更持久。

🧠 這與我們的認知有何不同?
傳統上,視丘被認為是一個“被動的中繼站”,僅轉送視網膜訊號給皮質。這項研究顯示,視丘本身就能根據環境經驗調整神經迴路,改變特徵編碼的方式,而且這種改變不必依賴皮質參與,顛覆了以往的層級模型。

🔮 對未來有什麼啟示?
這項發現揭示了視覺系統的可塑性比我們以為的更早、更廣泛,不僅限於皮質,也涵蓋視丘等早期處理階段。未來可望:
- 幫助我們更深入理解視覺發育障礙(如弱視、自閉症相關感官處理異常)的機制;
- 發展出針對早期感覺路徑的干預手段;
- 激發對感官輸入在神經迴路形成與重塑中的角色的新一輪研究。

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撰稿人:周品汝


Reference: Sonoda, Takuma, et al. "Experience influences the refinement of feature selectivity in the mouse primary visual thalamus." Neuron (2025).

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