南洋理工大学新加坡科学家发现了注意力机制的新线索

　　新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的一组研究人员发现了脑细胞释放的化学物质如何调节我们注意力持续时间的新线索。

　　这项研究的发现可能为治疗与注意力集中困难相关的神经系统疾病(如抑郁症和注意力缺陷多动障碍(ADHD))的新疗法铺平道路。

　　为了相互交流，大脑和神经系统中的神经元会释放一种叫做神经递质的化学物质，将信息从一个细胞传递到另一个细胞。神经递质对大脑功能和调节从呼吸、心率到生殖等所有身体功能至关重要。

　　这些化学物质还协调认知过程，使我们能够在大脑从外部环境接收到的持续不断的刺激中专注于重要信息，也就是我们的注意力广度。

　　长期以来，研究人员一直认为，我们的注意力持续时间只受一种神经递质——乙酰胆碱的控制。乙酰胆碱能刺激神经元，使它们发出电信号。然而，最近的研究表明，注意力可能需要另一种神经递质——γ -氨基丁酸(GABA)，它能抑制神经元接收和发送信息。

　　在他们发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的研究中，研究小组首次证明了GABA与乙酰胆碱以精确的顺序协同作用，以调节来自大脑信息处理网络(称为屏状体)的一部分的信号传输。

　　藏在大脑深处的屏状体是一个薄片状结构，负责接收和处理来自大脑不同部分的信息。屏状体有助于调节浓度，但其确切作用尚不清楚。

　　神经递质“像开关一样”拨动传递信息

　　在实验室实验中，南洋理工大学的科学家们研究了小鼠屏状体中的神经元对大脑前脑产生的乙酰胆碱和GABA的反应，前脑在大脑的几个功能中起着核心作用。

　　使研究人员能够做出这一发现的关键技术进步被称为光遗传学。光遗传学使用光敏蛋白来选择性地控制大脑中特定类型神经元的活动。在这种情况下，前脑中释放乙酰胆碱和GABA的神经元被光激活，使研究小组能够测量屏状体对这种刺激的反应。

　　他们发现屏状体中的两种神经元向大脑的不同部位发送输出信号，它们对乙酰胆碱和GABA的反应方式相反。延伸到大脑深处结构的神经元被乙酰胆碱激发，而延伸到大脑表面结构的神经元被GABA抑制。

　　通过这一系列相互对立的协调动作，这两种神经递质就像开关一样，在屏状体和大脑其他部分之间切换信息传递。该研究提供的证据表明，神经递质调节大脑中的“微回路”，使器官能够区分重要信息和噪音，帮助人们集中注意力。

　　神经递质(乙酰胆碱和GABA)对屏状体神经元的相反作用使大脑信号被有效地编码，使大脑集中注意力而忽略噪音。

　　第一作者Aditya Nair先生是lkc医学的前研究员，目前是加州理工学院的博士生，他说:“我们的研究促进了我们对屏状核在指导注意力持续时间方面的作用的理解。了解屏状核是如何在细胞水平上调节注意力广度的，也为研究其他受类似信号通路调节的区域提供了一个窗口，比如觉醒和学习。”

　　南洋理工大学李光前医学院(LKCMedicine)的首席研究员和神经科学家乔治·奥古斯丁教授说:“通过了解乙酰胆碱和GABA如何共同作用来引导我们的注意力，未来可能会开发出新的更有效的治疗方法，以改善患有多动症和抑郁症等疾病的患者的注意力持续时间。”

　　作为独立专家，新加坡心理健康研究所的顾问(精神病学)临床医生兼科学家Geoffrey Tan博士评论说:“引导注意力和多任务处理是日常功能中至关重要的认知过程，需要在大脑网络或回路之间切换。这项研究确定了屏状体中的一个“开关”，它提供了一种机制，通过这种机制，乙酰胆碱可以驱动诸如此类的计算。随着我们越来越多地将大脑网络纳入我们对认知、精神状况甚至正念等干预措施的看法，这是及时的。”

　　该项目的下一步将是确定改变双递质开关如何改变注意力和影响注意力的大脑疾病，如多动症。确定这种转换机制是否适用于其他大脑过程也很重要，比如觉醒和学习。

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