Nat Neurosci：想改变感知世界的方式？激活“蓝斑-去甲肾上腺素系统”了解一下

 近期，研究人员发现了蓝斑对于丘脑中信息处理的调节机制。这项关于健康大脑中感觉信息如何编码的研究，有可能为帕金森病、阿尔茨海默症、癫痫、抑郁症等多种神经系统疾病找到新的治疗方法。

来源：neurosciencenews.com

编译：brainnews团队| 暮冬烤雪 

校审：brainnews团队| Simon

蓝斑激活能增强感觉信息处理 （Credit: Qi Wang/Columbia Engineering ）

日常生活中，大脑对于感觉信息的处理取决于我们当时的状态，昏昏欲睡和神采奕奕状态下的结果往往是不同的。研究人员试图探究人类状态，如焦虑，精神集中或者放松，是否会影响其对世界的感知方式。如果影响确实存在，那么了解大脑状态依赖性的感知调节机制后，我们可以利用这些机制通过意识控制来改善感知。

该研究结果显示出蓝斑（locus coeruleus，LC）对于丘脑部位信息处理的调节功能。作为大脑中去甲肾上腺素生成的主要部位，LC在觉醒，注意力和压力等大脑状态调节中起着重要作用。其功能障碍也与焦虑，临床抑郁，阿尔茨海默病和帕金森病相关。

研究发现，激活LC可以改善不同感觉刺激信息从丘脑到大脑皮层的传递，并改善感知任务中的表现。通过记录和操控大脑中不同的神经环路，研究人员证明了这种改善是由于LC调节了两个神经核团之间的相互作用。在包括帕金森病和抑郁症在内的多种临床疾病中观察到这两个神经核团之间异常的相互作用，因此这项研究或许能对这些疾病的治疗方法提供新的思路。

研究团队通过使用不同技术的组合，从计算建模到实验方法，深入探究了人类情绪状态是否会影响其对世界的看法。

研究首先通过选择性激活蓝斑-去甲肾上腺素（LC-NE）系统将大脑转变为不同的觉醒状态，然后记录在不同觉醒条件下躯体感觉通路中单个神经元对不同感觉刺激的反应。

应用信息学理论分析感觉相关的信息如何通过丘脑感觉神经元传递，神经元相互“对话”中使用的语言，并发现LC激活能明显提高信息传输速率和效率。

通过控制LC的活跃程度，还能在需要感官辨别的行为任务中改善大脑的感知表现。激活控制觉醒和注意力的LC-NE系统能大大增加信息传输，同时减少了尖峰的总数。这意味着效率的大幅提升，就像用更少燃料却驾驶更长里程的汽车。

该研究的结果对大脑状态与感知之间的联系有了更具体的阐述。特别是表明了，通过调节神经环路动态，可以改善感觉信息在健康大脑中的编码方式，并显示了疾病状态下大脑中受损信息处理的异常神经环路动态。这对于开发多种神经或精神疾病的新型治疗方法有很大价值。

研究人员希望这项研究可以用于开发电子植入物，以调节大脑活动，纠正潜在异常状态。认识各种神经递质调节系统对于大脑信息处理环路的影响，有利于人类在未来研发出相应的调节设备。比如，我们知道人类的觉醒水平会自然波动，因此时常导致次优行为。而结合这项研究结果，人类可能通过非侵入性的意识控制，调节LC-NE系统的活跃程度，来提高感知和行为表现。

研究人员计划在未来检测大脑的细胞内活动。这将进一步阐明介导LC-NE系统对丘脑感觉处理影响的细胞水平机制。

参考文献：

Charles Rodenkirch et al, Locus coeruleus activation enhances thalamic feature selectivity via norepinephrine regulation of intrathalamic circuit dynamics, Nature Neuroscience (2018). 

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