多篇文章揭示大腦「中繼器」是調控思維產生的關鍵！

長期以來，人們一直以為大腦中一個"雞蛋"形的結構僅僅是一個信號的中繼器，但最近的幾項研究則揭示了它在調控思維迴路中的作用。多項小鼠水平的研究結果表明，丘腦的作用在於維持個體對事物分類的能力以及形成思維的能力。

通過人為地操縱丘腦神經元活性，科學家們能夠控制動物尋找獎賞的記憶力。未來，丘腦或許可以作為治療認知障礙以及精神分裂症等精神疾病的重要靶點。

"如果大腦的工作模式像樂隊的話，我們的結果則表明丘腦就是其中的指揮"，來自紐約大學的Michael Halassa博士說道："它能夠協調所有成員有序地連接與合作，進而奏出完美的樂曲"。

最近，由三個不同的研究團隊（Halassa博士，來自哥倫比亞大學的Joshua Gordon博士與Christoph Kellendonk博士以及來自HHMI的Karel Svoboda博士與Charles Gerfen）分別將他們對丘腦的作用的研究成果發表，相關結果發表在《Nature》、《Nature》以及《Nature Neuroscience》雜誌上。

此前人們認為丘腦主要起著中繼器的作用，這是因為它與大腦負責信息傳遞的部分相連接，但丘腦同時還與其它大腦結構具有聯繫，其中的功能仍沒有被揭示。

三個研究組對分析了中/上丘腦以及前葉皮層區域（PFC，負責思考與作出決定）連接的部分進行了研究。大腦掃描結果表明患有精神分裂症以及工作記憶形成障礙的患者大腦的這一區域連接程度明顯較低。

Halassa等人發現丘腦與PFC之間的神經元能夠相互交流。他們設計了一個讓小鼠完成指定的任務（維持對類別的記憶）：找到背後藏有牛奶的門的試驗，並且在這一過程中通過光遺傳學的手段抑制了丘腦相關神經元的活性。結果顯示，神經元活性的抑制能夠阻斷小鼠選擇正確門的能力，而刺激該神經元的活性則能夠提高動物的表現。這一結果證明了該區域的神經元對於工作記憶維持的作用。

那麼究竟丘腦能夠幫助維持哪些類型的信息呢？研究者們發現PFC中的部分神經元能夠控制小鼠形成對類別的記憶，而丘腦並不是負責傳遞這一信號，而是能夠擴增這一信號的強度。"我們的研究發現了大腦維持對類別的記憶的關鍵迴路"，Halassa博士說道。

Gordon博士等人通過設計實驗讓小鼠在迷宮中尋找牛奶，發現了相同的結果。在這一試驗中，小鼠需要準確地記憶自己來時的路，並原路返回找到牛奶。同樣利用光遺傳學手段，研究者們發下PFC中的一部分神經元能夠與海馬區發生交流，從而維持記憶。

丘腦向PFC傳遞的信號能夠維持工作記憶，而PFC向丘腦發出的信號則能夠進一步增強記憶並促進行動的產生。與此前的研究相符，海馬區產生的信號對於PFC的神經元產生尋找獎勵的記憶十分重要，這一結果與Halassa的結果十分吻合。

"有意思的是，我們發現了PCF中兩類功能完全不同的神經元。一類負責對空間位置的記憶，這部分神經元需要來自海馬區的信號激活，而另外一類則負責維持已有的記憶，這部分神經元需要來自丘腦的信號激活" Gordon博士說道："我們的發現具有一定的臨床意義，尤其對於精神分裂症來說十分重要。在未來的研究中，我們應當搞清楚在患者的腦部該神經迴路是如何發生了紊亂，以及我們應該如何治療來緩解患者的癥狀"。（www.bioeg.cn）

在Janelia 博士與Gerfen博士的研究中，他們同樣發現了丘腦通過與大腦皮層進行雙向的交流，從而維持短期記憶的重要性。小鼠需要經過幾秒的延遲來記住移動的方向，以及找到獎勵。在這種情形下，丘腦通過與皮層負責運動的區域交流發揮功能。神經電信號檢測結果表明這兩個區域都存在活動現象，表明上述兩個結構的共同作用導致小鼠能夠順利的移動。光遺傳學實驗則表明這種神經元的交流是雙向的。

"我們的結果表明大腦皮層的迴路本身不能夠維持神經元的活性，以達到運動的目的"，Gerfen博士說道："它還需要包括丘腦在內的結構共同作用以達到這一目的"。

來源：生物谷

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