美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：大腦清醒和睡眠狀態(tài)的“交換臺”
來源：中國科技網(wǎng)-科技日報 作者：常麗君 2014年08月18日 01:05
[導(dǎo)讀] 美國紐約大學(xué)朗格尼醫(yī)學(xué)中心等多家單位研究人員通過小鼠實驗發(fā)現(xiàn)，腦中一個特殊部位的功能就像信息“交換臺”，能引導(dǎo)來自外部世界和內(nèi)部記憶中的信號。
原標題：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)大腦清醒睡眠“交換臺”
為理解和治療人類腦功能紊亂疾病提供了新策略
科技日報訊 美國紐約大學(xué)朗格尼醫(yī)學(xué)中心等多家單位研究人員通過小鼠實驗發(fā)現(xiàn)，腦中一個特殊部位的功能就像信息“交換臺”，能引導(dǎo)來自外部世界和內(nèi)部記憶中的信號。通常人類腦功能紊亂疾病如精神分裂、自閉癥、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙等都表現(xiàn)為“交換臺”混亂。研究人員認為，這一發(fā)現(xiàn)為理解和治療這些疾病提供了新策略。相關(guān)論文發(fā)表在最近的《細胞》雜志上。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，研究人員用多電極技術(shù)記錄了丘腦網(wǎng)狀核（TRN）區(qū)神經(jīng)元的活動，發(fā)現(xiàn)這里就是“交換臺”所在。TRN位于前腦，是覆蓋著丘腦的薄薄一層神經(jīng)元，能把來自外界的信息，如視覺信號和來自內(nèi)部的記憶信息引導(dǎo)到它們正確的目的地：一方面把信息傳遞到大腦皮層，再由大腦皮層負責(zé)高級功能，如學(xué)習(xí)和語言；另一方面向丘腦發(fā)送抑制信號，決定哪些信息應(yīng)被屏蔽。
他們發(fā)現(xiàn)，TRN細胞的活動取決于小鼠的睡眠和警覺兩種狀態(tài)。在睡眠中，控制感覺輸入的TRN細胞更加活躍，尤其是在快周期腦波（即紡錘波，與睡眠期間的感覺輸入屏蔽有關(guān)）短暫爆發(fā)期間。在警覺狀態(tài)，TRN細胞放電非常少。研究小組負責(zé)人、紐約大學(xué)神經(jīng)科學(xué)院神經(jīng)病學(xué)副教授邁克爾·哈拉薩解釋說，這表明這些神經(jīng)元在睡眠期間屏蔽了外部信息流，而在小鼠清醒和警覺狀態(tài)，卻能促進信息流。如果TRN細胞損壞，可能會破壞對環(huán)境信息的篩選。目前他們正在動物模型中研究這種篩選過程。
TRN細胞在睡眠中也能極少放電，降低活躍性，以相反的方式控制內(nèi)部信息流。哈拉薩推測，已知記憶是在睡眠期間形成的，或許這樣能使記憶形成。因為丘腦神經(jīng)元與海馬體相連，而海馬體在學(xué)習(xí)與記憶中至關(guān)重要。
在第二部分實驗中，研究小組用光控基因技術(shù)打開和關(guān)閉神經(jīng)元，測試在警覺狀態(tài)下TRN細胞放電是否影響小鼠的注意力。
他們先讓小鼠學(xué)習(xí)把視覺刺激和食物聯(lián)系在一起。當刺激信號出現(xiàn)時，充分休息的小鼠只需一兩秒就能發(fā)現(xiàn)食物，而睡眠剝奪小鼠用的時間更長。打開控制視覺部分的TRN細胞（這是正常睡眠中會發(fā)生的），充分休息的小鼠就會表現(xiàn)得像睡眠剝奪小鼠；而關(guān)閉這些細胞后，睡眠剝奪小鼠也能很快發(fā)現(xiàn)食物。
“控制光開關(guān)好像能轉(zhuǎn)換小鼠的精神狀態(tài)，改變它們的信息處理速度?！惫_說，“以往我們從未看到過這一結(jié)構(gòu)是怎樣工作的。實驗顯示了信息在腦中是怎樣按路線發(fā)送的，以及精神紊亂中這些路線可能受到了怎樣的破壞。”這有望為多種神經(jīng)紊亂找到新的治療標靶。
（常麗君）
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