注意力新的神經(jīng)調(diào)控機制，為治療疾病提供思路 | 前沿
? 注意力渙散成為家長、老師的心頭病，它背后的神經(jīng)機制很多人似乎還不清楚，圖片來自dzhingarov.com
撰文 | 譚志兵
責編 | 葉水送
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注意力和我們的日常生活息息相關(guān)，大至工作、學習，小至說話、閱讀，都需要注意力的參與。注意力渙散已經(jīng)成為當代人面臨的棘手問題，你肯定有過不斷被手機提示所吸引的經(jīng)歷，抑或在做別的事情時不由自主的反復(fù)查看手機，這些都是注意力不集中的具體表現(xiàn)。
根據(jù)信號起始來源的不同，注意力分為自下而上注意力（bottom-up attention）和自上而下注意力（top-down attention）。
自下而上注意力由外界信號所驅(qū)動，例如突如其來的聲音，刺眼的光亮和異常的氣味等等。從進化角度看，自下而上注意力有助于對危險情況作出快速反應(yīng)，從而躲避風險。一般認為其依賴于感覺信號傳導(dǎo)通路，丘腦的中介以及最終前額葉的參與。
自上而下注意力則依賴于自主意識，發(fā)生于日常生活的方方面面，例如人們在嘈雜的社交場合可以同特定人進行交談而屏蔽掉其他人說話的內(nèi)容，對某一問題的持續(xù)學習和思考等等。
?梅林實驗室揭示自上而下注意力的調(diào)控機制，相關(guān)研究發(fā)在Neuron雜志上。
前額葉被認為是自上而下注意力產(chǎn)生的主要腦區(qū)，新近的研究提示皮層下核團也參與自上而下注意力的調(diào)控，但是具體通過何種機制目前研究甚少。美國克利夫蘭凱斯西儲大學醫(yī)學院的梅林實驗室利用在體電生理技術(shù)研究自上而下注意功能的機制。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期的Neuron雜志上。
這項研究的第一作者譚志兵研究員訓練小鼠完成五種選擇時間序列反應(yīng)任務(wù)的行為范式，在測試中小鼠需要注意隨機出現(xiàn)的短時間光信號提示（Cue, 0.8 S），做出正確的選擇以獲得食物獎勵。
為了研究海馬和前額葉在自上而下注意功能中的作用，他們用多通道電極記錄這兩個腦區(qū)的神經(jīng)活動，譚志兵和博士研究生Heath Robinson發(fā)現(xiàn)，當小鼠做出正確選擇的時候，海馬同前額葉的同步化增強；相反則同步化降低。這一結(jié)果表明除前額葉之外海馬也參與了自上而下注意力的產(chǎn)生和調(diào)控，兩個腦區(qū)的協(xié)同作用使得注意力保持在較高的水平。
有趣的是，他們還發(fā)現(xiàn)ErbB4受體敲除小鼠與同窩野生型小鼠相比，具有較低的海馬-前額葉同步化水平和受損的自上而下注意力，表明NRG1/ErbB4活動參與了對這兩者的調(diào)控。由于之前的研究已經(jīng)表明ErbB4敲除小鼠不但缺乏NRG1/ErbB4信號依賴的GABA突觸傳遞，同時也表現(xiàn)出一定程度的發(fā)育不全。
為了研究是什么原因?qū)е翬rbB4敲除小鼠的注意力受損，梅林實驗室使用了一種化學-基因偶聯(lián)的策略，具體為在ErbB4受體的ATP結(jié)合位點人為制造一個點突變，這一策略使得研究人員可以可逆的、時空特異性的抑制ErbB4的功能。
通過這一策略，他們發(fā)現(xiàn)特異性的抑制海馬ErbB4的活性同時降低了小鼠的注意力和海馬同前額葉的同步化；而抑制前額葉的ErbB4活性只是降低了小鼠的注意力，對海馬同前額葉的同步化沒有顯著影響。
這些結(jié)果表明了海馬-前額葉同步化在注意力調(diào)控中的重要作用，也說明ErbB4在海馬和前額葉中對注意力的調(diào)控使用的機制不同。最后，梅林實驗室的研究人員利用光遺傳學技術(shù)進一步驗證了表達ErbB4的中間神經(jīng)元在調(diào)控海馬-前額葉同步化和注意力中的作用，從而進一步確認了海馬-前額葉同步化和注意力的偶聯(lián)關(guān)系。
這一成果對于我們理解注意力產(chǎn)生和調(diào)控的機制具有重要意義。注意力缺失常見于各種神經(jīng)精神疾病，例如小孩多動癥（ADHD）、精神分裂癥、抑郁癥等等。了解注意力產(chǎn)生的機制將為治療這些疾病提供新的思路。
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Tan ZB et al. Dynamic ErbB4 Activity inHippocampal-Prefrontal Synchrony and Top-Down Attention in Rodents. 2018.Neuron.doi:10.1016/j.neuron.2018.03.018.
制版編輯：黃玉瑩 |
