人腦是一個(gè)奇妙的神秘器官，有助于有效地處理多項(xiàng)任務(wù)，幫助我們度過漫長的一天!這種稱為執(zhí)行功能的功能使像我們這樣的靈長類動(dòng)物處于進(jìn)化的頂峰。因此，由于事故或疾病而失去大腦中壯觀的神經(jīng)信息流的前景令人不安。如果發(fā)生這種不幸的事件，要使大腦恢復(fù)到以前的工作狀態(tài)并具有全部功能——可以說是重新啟動(dòng)它——需要更好地了解我們?nèi)粘；顒?dòng)中涉及的特定神經(jīng)通路，這些通路依賴于工作記憶和決策——兩個(gè)重要的執(zhí)行功能。
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，來自國家量子與放射科學(xué)與技術(shù)研究所 (QST) 的一組研究人員正在努力設(shè)計(jì)一種他們稱之為“成像引導(dǎo)化學(xué)遺傳突觸沉默”的技術(shù)來破譯所涉及的特定神經(jīng)通路在高階執(zhí)行功能中。在Science Advances 上發(fā)表的一項(xiàng)開創(chuàng)性研究中，研究人員現(xiàn)在報(bào)告說，使用這種技術(shù)成功地描繪了參與工作記憶和決策制定的特定神經(jīng)通路。
該小組由來自 QST 功能腦成像系的著名研究員 Takafumi Minamimoto 博士領(lǐng)導(dǎo)，專注于研究猴腦中前額葉皮層 (dlPFC) 的背外側(cè)部分，應(yīng)用他們的新技術(shù)，并進(jìn)一步識(shí)別神經(jīng)感興趣的途徑。注意到這個(gè)選擇很有趣，不僅因?yàn)樗遣糠重?fù)責(zé)控制執(zhí)行功能的大腦區(qū)域，而且因?yàn)檫@個(gè)專門的區(qū)域只存在于靈長類動(dòng)物中。
重要的是，dlPFC 的作用也得到了像背尾狀核 (dCD) 和外側(cè)內(nèi)側(cè)丘腦 (MD1) 等大腦區(qū)域的支持。該研究的第一作者 Kei Oyama 博士進(jìn)一步解釋了這種錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)聯(lián)，如下所示：“眾所周知，靈長類動(dòng)物前額葉皮層 (PFC)，尤其是其背外側(cè)部分 (dlPFC)高級(jí)執(zhí)行功能;它是靈長類動(dòng)物中獨(dú)特發(fā)展的，是它們獨(dú)特認(rèn)知能力的基礎(chǔ)。然而，這些功能不僅依賴于 dlPFC 神經(jīng)元，還依賴于它們與皮層下結(jié)構(gòu)的協(xié)同相互作用，包括背尾狀核 (dCD) 和外側(cè)內(nèi)側(cè)丘腦(MD1)。”
接下來，研究人員想了解工作記憶和決策過程中誰在做什么。鑒于 dlPFC、MDI 和 dCD 神經(jīng)元是相互連接的，它們選擇性地沉默特定的神經(jīng)元突觸以破壞信息流，并僅實(shí)現(xiàn) dlPFC-dCD 和 dlPFC-MDl 投射，無論是單方面(僅涉及大腦的一側(cè))，或雙邊(涉及雙方)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們使 dlPFC 神經(jīng)元表達(dá)專門由設(shè)計(jì)藥物 (DREADD) 激活的設(shè)計(jì)受體。此外，還分析了參與研究的猴子的行為變化，以了解化學(xué)遺傳沉默的影響。
有趣的是，研究人員觀察到，沉默猴子的雙側(cè) dlPFC-MD1 投影，而不是它們的 dlPFC-dCD 投影，會(huì)導(dǎo)致與周圍環(huán)境相關(guān)的工作記憶出現(xiàn)問題。相反，沉默他們的單方面 dlPFC-dCD 預(yù)測(cè)，而不是他們的單方面 dlPFC-MD1 預(yù)測(cè)，改變了他們?cè)跊Q策中的偏好。這些結(jié)果表明，我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚膬煞N高級(jí)大腦功能，工作記憶和決策，是由連接特定大腦區(qū)域的不同神經(jīng)通路控制的。
標(biāo)簽： 靈長類大腦
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