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目的采用细胞外记录技术和血氧水平依赖功能磁共振成像技术(BOLD-fMRI)研究视皮层神经元对双眼视刺激的时空整合特性和双眼协同刺激诱发的神经元方位选择特性的可塑性变化。从细胞水平,局部神经环路以及视皮层不同区域水平研究参与介导双眼视觉形成的神经机制。方法1.利用在体细胞外记录技术和双眼分视刺激方法,记录麻醉状态下视觉发育关键期后期幼猫V1区神经元双眼驱动细胞对光栅刺激的峰电位(spike)发放率和局部场电位(LFP, local field potential) Gamma频率(20-90Hz)的振荡幅度,比较分析的眼优势指数(ODI, ocular dominance index)和双眼整合指数(BII, binocular integration index)两种信号的关系,以及双眼先后刺激时序(间隔0-70ms)对双眼整合指数的影响。2.在体细胞外记录技术,定量测定和比较视觉发育关键期后期幼猫V1区神经元的双眼驱动神经元对两眼光栅刺激的锋电位和场电位的方位调制曲线匹配度,给予双眼受野内偏离神经元最优方位一定角度的高频配对光栅视觉训练,观察视觉训练后神经元分别对两眼光栅刺激的方位调制曲线的可塑性变化。3.采用20△底向外三棱镜产生双眼视差,1.5T磁共振成像仪记录6例正常视力人的血氧水平依赖功能脑磁共振成像信号,功能定位双眼视差反应性眼球集合运动皮层激活区域。结果1.在具双眼驱动特性的28个细胞中,锋电位信号的眼优势绝对值较场电位的眼优势绝对值大(t=2.606,P=0.021)；锋电位和场电位的眼优势指数成正相关(R2=0.513,F=27.423,P=0.003),双眼整合作用主要表现为易化,锋电位的双眼整合指数(2.348±0.996)较场电位的双眼整合指数(3.678±1.974)小,差异有统计学意义(t=2.671,P=0.019),对于锋电位信号,双眼平衡组的易化反应较双眼不平衡组高,差异有统计学意义(t=-2.519,P=0.035),对于场电位信号,双眼平衡组的易化反应较双眼不平衡组也高,但差异无统计学意义(t=-1.671,P=0.146)。双眼整合幅度表现依赖于双眼刺激的时序。短的双眼刺激间隔(锋电位和场电位平均间隔时间分别为9.7ms和15.6ms,)导致明显的双眼易化(BII>2)。随双眼刺激间隔时间的增加,两种信号分别成线性和指数性下降。2.视觉训练后,偏移方向在86%(24/28)的神经元中偏向训练刺激的方向(正偏离),在14%(4/28)的神经元中偏离训练刺激的方向(负偏离),平均偏移度(DS)为7.978(SD=7.463,n=28)。训练后的方位选择指数(0.1990±0.096)的平均值较训练前(0.159±0.078)增加,差异有统计学意义(t=-3.989,P<0.05,n=28)3.正常受试者后极部枕叶视大脑皮层及临近纹状视皮层,包括楔叶、梭状回,舌叶,颞中回(MT),顶叶角回和前楔叶,额叶中央前回、额叶眼区(FEF)和辅助眼区(SEF),丘脑和桥脑特定核团对棱镜刺激都有不同程度的激活。结论1.在正常发育的幼猫初级视皮层,神经元对来自两眼感受野内相同视刺激的整合作用为易化,且易化水平依赖于神经元对左、右眼的单眼视刺激的反应是否平衡和两眼刺激输入到皮层神经元的时间间隔,场电位信号和锋电位信号从不同皮层时空范围和来源成分反应了双眼整合的神经机制。2.在发育关键期后期幼猫的初级视皮层,神经元具有明显的方位调制特性,感受野内非最优方位参数的高频配对光栅训练,通过Hebbian机制诱发了突触传递效能可塑性变化,导致了神经元的方位调制特性的修饰变化。3.纹状皮层、纹周区、枕颞叶、额叶、中脑、桥脑中特定区域参与了双眼视差诱发性眼球集散运动的运动觉感知、感觉运动转换处理以及眼球运动的控制。主要是背侧通路系统介导产生了双眼视差诱发的运动融像功能。