Science：眼脑连接进化新发现

　　

 

   

图像:在这张显微镜下的图像中，大脑的左半球发出绿色的荧光，而右半球发出洋红色的光。然而，在图像的底部，两种颜色的神经…

连接眼睛和大脑的神经网络是复杂的，研究人员现在已经表明，它的进化比之前认为的要早得多，这要感谢一个意想不到的来源:葛鱼。

密歇根州立大学的Ingo Braasch已经帮助一个国际研究小组证明，这种联系至少在4.5亿年前就已经存在于古代鱼类身上了。这使得它比之前认为的要早1亿年。

布拉希是自然科学学院综合生物系的助理教授，他说:“对我来说，这是第一次我们的出版物真的改变了我教的课本。”

这项研究发表在4月8日的《科学》(Science)杂志上，它还意味着这种眼脑连接出现在陆地动物之前。现有的理论是，这种联系首先在陆地生物中进化，然后再发展到人类，科学家相信，这种联系有助于我们的深度感知和3D视觉。

这项由法国Inserm公共研究组织的研究人员领导的研究，不仅重塑了我们对过去的理解。这对未来的健康研究也有启示。

研究动物模型是研究人员了解健康和疾病的宝贵途径，但从这些模型中得出与人类状况的联系可能具有挑战性。

例如，斑马鱼是一种很受欢迎的模型动物，但它们的眼脑连线与人类的非常不同。事实上，这有助于解释为什么科学家认为人类的联系首先是在四肢陆生动物或四足动物中进化出来的。

布拉希说:“现代鱼类没有这种眼脑连接。”“这就是人们认为这在四足动物中是一种新事物的原因之一。”

布拉希是另一种被称为雀鳝的鱼类领域的世界领先专家之一。雀鳝比斑马鱼进化得慢，这意味着雀鳝更接近于人类和鱼的最后一个共同祖先。这些相似之处可以使雀鳝成为健康研究中一个强有力的动物模型，这就是为什么布拉希和他的团队正在努力更好地理解雀鳝生物学和遗传学。

这也正是Inserm的研究人员寻找布拉希进行这项研究的原因。

“没有他的帮助，这个项目是不可能实现的，”法国Inserm研究主管、巴黎视觉研究所(Vision Institute)小组负责人阿兰·Chédotal (Alain Chédotal)说。“我们没有找到斑点雀鳝，这种鱼在欧洲不存在，在生命之树中占有重要地位。”

为了进行这项研究，Chédotal和他的同事Filippo Del Bene使用了一种突破性的技术来观察几种不同鱼类的眼睛和大脑之间的神经。这包括研究得很充分的斑马鱼，但也有一些稀有的标本，如布拉希氏雀鳝和澳大利亚肺鱼，它们是由昆士兰大学的一位合作者提供的。

斑马鱼的每只眼睛都有一根神经连接到大脑的另一边。也就是说，一条神经连接左眼和大脑的右半球，另一条神经连接右眼和大脑的左半边。

另一种更“古老”的鱼做事方式则有所不同。他们有所谓的同侧或双侧视觉投射。在这里，每只眼睛都有两个神经连接，一个连接到大脑的两边，这也是人类拥有的。

有了对遗传学和进化的理解，研究小组可以回顾过去，估计这些双侧投影首次出现的时间。展望未来，该团队很高兴能在这项工作的基础上更好地理解和探索视觉系统的生物学。

Chédotal说:“我们在这项研究中的发现只是冰山一角。”“当我们向Ingo展示第一个结果时，他的热情反应和热情支持让我非常激动。我们迫不及待地想和他一起继续这个项目。”

Braasch和Chédotal都指出，这项研究是多么的强大，多亏了强有力的合作，使得研究小组能够研究这么多不同的动物，Braasch说，这是该领域一个不断增长的趋势。

这项研究也提醒了布拉希另一个趋势。

布拉希说:“我们发现了越来越多的东西，许多我们认为进化相对较晚的东西实际上非常古老。”这实际上让他觉得自己与大自然的联系更紧密了一些。“看着这些奇怪的鱼，我了解了自己，了解了我们身体的一些部位有多老。我很高兴能在这学期的比较解剖学课上用一个新的视角来讲述眼睛进化的故事。”

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https://doi.org/10.1126/science.abe7790