大脑保持专注和遏制冲动的两种截然不同的方式

                                                                       

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蓝藻基因座是一个去甲肾上腺素的产生中心,位于脑干的桥(拉丁语为“桥")区域.
来源:Diego69/Wikimedia Commons CC BY-SA 3.0

如果您过于兴奋或容易分心,那么在压力下完成需要专注和优雅的目标几乎是不可能的.保持激光聚焦和忽略干扰的能力,同时抑制冲动而不是“散发出来"的能力,对于在生活和运动中达到最佳表现至关重要.

经历力不足或容易冲动会干扰目标导向的行为.此外,注意力缺陷和冲动也与各种神经有关,例如注意力缺陷/多动障碍(ADHD)和.

直到最近,注意力集中和冲动控制的神经解剖学基质对脑研究人员进行精确定位一直具有挑战性.好消息:光遗传学的最新进展使家有可能开始对特定的大脑区域和神经通路进行调零,从而促进注意力控制和冲动控制.

先前在人和小鼠中进行的研究表明,相关证据表明,在蓝斑脑(LC)中产生去甲肾上腺素的神经元(即去甲肾上腺素能的神经元)在目标定向的注意力控制机制中起着关键作用.但是,直到现在,神经科学家还不清楚这些专门的去甲肾上腺素能神经元和投射途径如何在大脑中发挥作用.

一项新的麻省理工学院小鼠研究表明,蓝斑中产生去甲肾上腺素的神经元如何通过两种不同的“去甲肾上腺素能蓝斑-额叶皮层途径"驱动前额皮层的注意力集中和冲动控制.这些发现(Bari等人,2020年)于11月2日发表在《美国国家科学院院刊》上.

作者解释说:“在这里,我们证明激活鼠源性蓝斑的去甲肾上腺素能神经元对于目标导向行为是必要和充分的." “我们的研究结果表明,行为的注意力控制是通过两个可分离的蓝皮层-皮层途径的协同效应来调节的,轨迹蓝藻对背顶前额叶皮层(dmPFC)的投射增强了注意力,而对腹侧眶额叶皮层(vlOFC)的LC投射减少了冲动."

通过一系列精心设计的小鼠实验,麻省理工学院的研究人员能够确定,刺激与dmPFC的LC神经连接增加了注意力并改善了正确的表现,但未能减少冲动的过早反应.另一方面,刺激与v10FC的LC神经连接并不能改善注意力或表现,但可以减少仓促的冲动反应.正如作者总结的那样:

"在这里,我们已经应用了行为,光遗传学和神经回路遗传技术,这些技术为LC中去甲肾上腺素神经元活性的操纵和记录提供了高度的时间和细胞类型特异性,并证明了两者之间的因果关系时间特异性LC去甲肾上腺素的调节和注意控制."

关于LC的去甲肾上腺素系统如何协调相反的学习状态的先前研究(Uematsu等人,2017)发现,蓝斑蓝斑中两种不同的去甲肾上腺素能细胞类型可以加剧“空战或冻结"应激反应或消失.害怕. (请参阅“基于恐惧的学习与恐惧消亡的神经科学")

最近(2020年)的去甲肾上腺素能LC途径研究也提出了一些新问题,这些问题涉及蓝斑在抑制焦虑中的作用.在11月2日的新闻发布中,RIKEN-MIT神经回路遗传学实验室和MIT的Picower学习与记忆研究所的第一作者安德里亚·巴里说:“令研究小组感到惊讶的是,刺激LC活动的同时也减轻了小鼠的焦虑感."

最新的蓝斑基因发现也可能对注意缺陷多动障碍的治疗产生影响.共同作者Michele Pignatelli总结说:"ADHD患者可能同时患有分散注意力和冲动性症状,但您也可能主要表现为注意力不集中或冲动过度表现." “也许我们可以构思出应对不同类型的新策略."

参考

Andrea Bari,Sangyu Xu,Michele Pignatelli,Daigo Takeuchi,Fengsi Feng,Yulong Li,Susumu Tonegawa .两种不同的去甲肾上腺素能蓝绿色-额叶皮质通路的差异注意力控制机制." PNAS (首次发布:2020年11月2日)DOI:10.1073/pnas.2015635117

Nature Neuroscience (首次发布:2017年9月18日)DOI:10.1038/nn.46420

Eduardo E. Benarroch. “蓝藻去甲肾上腺素系统." Neurology (首次发布时间:2009年11月16日)DOI:10.1212/WNL.0b013e3181c2937c

                                               
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