破解脑控制眼睛运动之迷

    眼睛，是人面部最具特色的感觉器官。它从外界获取大量视觉信息上传至脑，使我们得以了解和认知世界，并及时作出有利于生存的行为反应。因此，在日常生活中，我们的眼睛总是在转来转去，将视线从一处飞快转到另一处(扫视)，以搜索或注视感兴趣的目标。在观看大场面运动时，眼睛的慢速跟踪和快速返回交替进行，这种视动震颤在于力保视网膜上的物像稳定。但是，脑如何控制眼睛运动，不同的运动方式是否会有共同的神经基础，一直是神经科学家研究的前沿课题之一。　　
    人和其他脊椎动物一样，眼球外面都附有3对相拮抗的肌肉，其收缩和松弛的不同组合便驱使眼睛做各种运动。这6块眼外肌受脑中外展神经核、动眼神经核、滑车神经核的运动神经元支配，并按照后者的指令来进行活动。例如，眼睛在水平方向上的运动主要由外直肌和内直肌完成，它们分别受外展神经核和动眼神经核支配。鸟类的视觉高度发达，其快速眼动包括位移和振荡两部分，为研究眼睛运动的神经起源提供了好的模型。
    最近，中国科学院生物物理研究所研究员王书荣和博士研究生杨杨、杨艳在家鸽外展神经核里记录到297个神经元，按其放电模式与眼睛运动的关系分为3类：位移神经元在扫视前20毫秒开始放电，一直持续到扫视结束，故与扫视的位移成分相对应；振荡神经元每次发放5～6簇脉冲，每簇脉冲对应眼睛的1次振荡；扫视神经元则兼有前两者的放电特征，即在持续性放电的同时，还对应眼睛振荡产生几簇脉冲，而持续性放电能将眼睛维持在新位置上。
    据王书荣介绍，按照神经元在鼻—颞向扫视(外直肌收缩)期间的放电行为，后两类神经元又各分成两个亚型：超前型神经元在扫视前8.1毫秒开始簇状放电，而滞后型神经元则在扫视后7.9毫秒开始簇状放电。但是，当扫视发生在颞—鼻向时(内直肌收缩)，它们的簇状放电与扫视开始的时间关系也颠倒过来，即超前型神经元的放电滞后，而滞后型神经元的放电超前。电刺激对侧动眼神经核，只有滞后型神经元产生反向脉冲，表明它们投射到对侧脑区，以协调对侧眼的内直肌活动；而超前型神经元则不发生反应，因为它们直接投射到同侧眼外直肌上。