本研究由Parker J. Straight、Paul M. Gignac和Wayne J. Kuenzel共同完成，第一作者Parker J. Straight来自University of Arkansas家禽科学系，通讯作者邮箱为straightparker1@gmail.com；Paul M. Gignac隶属于University of Arizona Health Sciences细胞与分子医学系，同时隶属于University of Arkansas的MicroCT Imaging Consortium for Research and Outreach；Wayne J. Kuenzel同样来自University of Arkansas家禽科学系。该研究于2024年发表在*Scientific Reports*上，文章标题为“A histological and dicect-derived 3D reconstruction of the avian visual thalamofugal pathway”，DOI为10.1038/s41598-024-58788-z。

本研究属于比较神经解剖学与鸟类视觉神经科学领域，核心科学问题是鸟类丘脑离丘脑通路（thalamofugal pathway）的三维结构组织。羊膜动物具有两条主要视觉处理通路：顶盖离丘脑通路（tectofugal pathway）和丘脑离丘脑通路。在多数哺乳动物中，丘脑离丘脑通路占主导地位，将视网膜传入经背外侧膝状体复合体投射至视觉皮层；而在多数鸟类中，该通路的作用通常较弱，视网膜传入投射至位于背侧丘脑的主视丘脑复合体。该复合体发出的投射到达前脑的Wulst结构，后者是丘脑离丘脑视觉系统的终末。鸟类的丘脑离丘脑通路参与模式辨别、空间记忆和导航/迁徙等功能。以往对鸟类丘脑离丘脑系统的研究主要依赖传统的二维组织学技术，虽然积累了大量的解剖学知识，但二维图像序列配准困难、切片过程中易产生组织损伤、切片间距较大等限制使得三维空间关系的重建不完整。近年来兴起的扩散碘基对比增强计算机断层扫描（diceCT）技术能够在较高分辨率下对脊椎动物神经组织进行三维可视化，其原理是利用碘对比剂选择性结合白质和灰质，从而产生与微型MRI相媲美的组织对比度。本研究旨在整合传统组织化学与diceCT成像，构建鸡（*Gallus gallus*）丘脑离丘脑通路的综合性三维模型，以揭示该通路的空间组织、核团细分及其纤维连接关系，并为后续的神经电生理、细胞内填充和束路示踪研究提供解剖学基础。

研究采用三周龄和五周龄鸡脑作为研究对象。首先，作者利用两周龄鸡脑制备了冠状、矢状和水平三个切面的连续组织切片，并分别进行Nissl染色与Gallyas银染色、Luxol fast blue染色与Cresylecht violet染色的配对染色，以显示细胞构筑和髓鞘纤维构筑。Gallyas银染色使有髓纤维呈黑色，Luxol fast blue使髓鞘呈蓝色，而Nissl和Cresylecht violet染色则分别显示尼氏体和核团边界。基于细胞密度和纤维密度的差异，作者对丘脑主视束复合体和Wulst进行了亚核团划分。其次，作者对一只五周龄鸡脑及右侧眼球进行了diceCT成像。样本经心脏灌注固定后，在1%碘化钾-碘（I₂KI，即Lugol’s碘液）中浸泡40天；为促进对比剂扩散，颅骨部分区域被去除。随后使用Nikon XT H 225 ST μCT系统以19.499微米各向同性体素分辨率进行扫描，扫描参数包括211 kV、91 μA、708 ms曝光时间和8倍多帧平均。重建后的体积数据导出为TIFF图像堆栈。第三，作者将组织学切片与diceCT数据共同导入三维建模软件中。利用AvizoLite 2020对脑表面和丘脑离丘脑结构进行分割，利用BrainMaker对组织学连续切片进行配准和堆叠，并生成三维核团体积。所有三维表面文件导入Blender中整合为完整模型。为了统一空间定位，作者还使用内耳半规管和Kuenzel与Masson的鸡脑立体定位图谱进行参考定位。纤维束和连合则根据Gallyas银染切片和diceCT中的髓鞘信号进行手工追踪，并以不同直径的平滑管状结构表示主要和次要投射。基于此工作流程，研究在三维空间中重建了丘脑离丘脑通路的12个核团结构、Wulst的四个亚层以及多条纤维束、交叉和连合。

研究结果显示，鸡丘脑离丘脑通路起始于视网膜神经节细胞（retinal ganglion cells，RGCs），其轴突形成视神经并大部分交叉至对侧间脑，到达背外侧膝状体复合体（dorsolateral geniculate complex，GLd）。GLd包含多个核团：背外侧前丘脑外侧吻侧部（DLAlr）是最前端的核团，体积小而圆，接受较弱的视网膜传入；背外侧前丘脑大细胞部（DLAmc）位于DLAlr尾侧，同样接受较弱的视网膜输入，其神经元群分别向同侧或对侧Wulst投射；背外侧前丘脑外侧部（DLL）是GLd中最大的成分，可根据细胞密度和神经化学特征分为腹内侧和背外侧亚部，二者向Wulst的投射侧重不同；浅层小细胞核（SPC）位于DLL背外侧，形状呈长椭圆形，接受对侧视网膜的弱输入；外侧背侧主视丘脑核（LDopt）是GLd中最小的核团，接受密集的对侧视网膜输入并向对侧Wulst投射；此外，suprarotundus（SPRt）和subrotundus（SRt）虽不直接接受视网膜输入，但分别向同侧Wulst发出投射。Wulst是丘脑离丘脑通路的终末结构，占据背内侧大脑皮层的大范围，至少分为顶高额叶（HA）、HA的间位核（IHA）、中间高额叶（HI）和致密细胞高额叶（HD）四个亚层。Wulst接受来自GLd核团的双侧投射，并投射至多个端脑内区域，包括尾外侧尼多巴胺核（NCL）、额叶外侧尼多巴胺核（NFL）、原皮质（arcopallium，Arp）和海马结构（hippocampal formation，HP）。NFL和NCL均与Wulst存在交互连接；Arp的视觉区域与Wulst形成双侧交互投射，其中对侧投射通过前连合（anterior commissure，AC）实现；HP与Wulst也具有交互连接，并被认为参与空间记忆和导航。在纤维通路方面，研究重建了多个核团通过背侧视上交叉（dorsal supraoptic decussation，DSD）和外侧前脑束（lateral forebrain bundle，LFB）向Wulst投射的路径。DLAlr主要通过DSD和LFB投射至对侧Wulst；DLAmc和DLL通过DSD和/或LFB双侧投射至Wulst；SPC和LDopt主要投射至对侧Wulst；SRt和SPRt主要通过LFB投射至同侧Wulst。HA进一步投射至同侧多个皮层区域，并发出端脑外投射至视顶盖和GLd核团，可能执行自上而下的视觉调控。这些结果表明，鸟类丘脑离丘脑通路并非一条简单的线性投射，而是由多个亚核团和亚层构成的嵌套式、具有反馈和前馈连接的网络系统。

本研究的核心贡献在于建立了鸡丘脑离丘脑通路的高精度三维解剖模型。与传统的二维组织学重建相比，diceCT提供了完整脑表面和内部结构的体积数据，组织学切片则提供了细胞和纤维级别的细节，二者结合显著提高了空间定位的准确性。该模型能够以非传统角度进行虚拟重切，便于观察不同结构的空间关系，并且可以导出为表面文件和TIFF图像堆栈，供其他研究者共享和扩展。在科学价值方面，该三维模型为后续针对丘脑离丘脑通路特定核团的电生理实验、细胞内示踪和神经解剖学研究提供了精确参考。在应用价值方面，该工作流程可推广至其他鸟类物种，用于比较不同生态习性鸟类的丘脑离丘脑通路结构差异，从而探讨视觉生态适应与神经结构变异之间的关系。此外，该研究还展示了diceCT与组织学联合工作流在复杂神经通路研究中的可行性与优势，为今后鸟类神经科学的研究和教育提供了有效的可视化工具。

本研究的亮点主要体现在三个方面。第一，采用了diceCT与连续组织化学切片相结合的多尺度成像策略，既获得了全脑三维体积数据，又保留了组织和细胞水平的细节，克服了单一成像手段的局限性。第二，研究不仅重建了丘脑离丘脑通路的主要核团，还重建了包括DSD、LFB、AC等在内的多条纤维通路和连合，使模型的连接信息更加完整。第三，研究中使用的鸡脑模型为农业动物神经科学和比较视觉神经生物学提供了一个具有潜在转化价值的模式系统，有助于理解鸟类视觉行为的神经基础。