弱視是一種常見的視覺發(fā)育障礙，通常表現(xiàn)為單眼視力下降，即便矯正了屈光不正，視力仍無法達(dá)到正常水平。以往研究普遍認(rèn)為弱視眼的視覺信號在傳遞過程中發(fā)生了衰減，但在介觀尺度上參與前饋、側(cè)向連接與反饋處理的皮層微環(huán)路的具體變化，以及雙眼相互作用的機(jī)制仍不明確。

近日，中國科學(xué)院生物物理研究所張朋團(tuán)隊(duì)與復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院文雯團(tuán)隊(duì)合作，利用超高分辨率7特斯拉（7T）功能磁共振成像（fMRI）和頻率標(biāo)記腦電圖（EEG）技術(shù)，揭示了人類弱視患者視覺皮層微環(huán)路層級上的神經(jīng)活動(dòng)異常。

該研究發(fā)現(xiàn)，在弱視患者的大腦視覺皮層初級區(qū)域（V1區(qū)），來自弱視眼的視覺信號在輸入層（主要負(fù)責(zé)接收丘腦信息的皮層亞層）已顯著減弱，并前饋傳遞至下游視覺區(qū)，提示弱視的異常起源于更早階段的視覺信息輸入缺陷。這也印證了團(tuán)隊(duì)此前關(guān)于弱視患者皮層下視覺核團(tuán)功能改變的研究成果。雙眼側(cè)向抑制機(jī)制失衡進(jìn)一步導(dǎo)致V1區(qū)表層信號丟失，強(qiáng)勢眼（好眼）強(qiáng)烈抑制了弱視眼的信號傳遞，而弱視眼對好眼的抑制則顯著下降。腦電頻率標(biāo)記數(shù)據(jù)進(jìn)一步表明，眼間抑制的失衡伴隨著雙眼視覺信息整合能力的顯著下降。此外弱視眼視覺信號不僅幅度下降，而且傳遞速度明顯變慢，整體視覺處理效率降低。

這項(xiàng)研究首次以亞毫米和毫秒級的精度描繪了弱視患者視覺皮層微環(huán)路的異常變化，揭示了關(guān)鍵期內(nèi)異常視覺經(jīng)驗(yàn)如何塑造人類皮層微環(huán)路功能。

研究成果對理解弱視的神經(jīng)機(jī)制具有重要意義，并為弱視治療提供了新的理論基礎(chǔ)。例如，針對輸入層神經(jīng)元功能的強(qiáng)化訓(xùn)練和改善雙眼信息整合、糾正失衡抑制的視覺訓(xùn)練，可能成為未來弱視治療的新方向。

該研究論文于2025年4月11日發(fā)表于《Imaging Neuroscience》期刊。中國科學(xué)院生物物理研究所王躍博士、錢晨燦副研究員、高弋戈博士和復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院周鈺蓮醫(yī)師為共同第一作者，中國科學(xué)院生物物理研究所張朋研究員、錢晨燦副研究員、復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院文雯主任醫(yī)師為共同通訊作者，浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院張孝通教授為共同作者。

該研究得到了科技創(chuàng)新2030-“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、溫州醫(yī)科大學(xué)眼視光學(xué)和視覺科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、上海市科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃專項(xiàng)資金的支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1162/imag_a_00561

來源：中國科學(xué)院生物物理研究所