PNAS：科學家創建下丘腦的網路模型，試圖解開大腦維持生命的秘密

圖片來源：Pixabay

大腦中被稱為下丘腦的部分很小，但很強大——它控制著對生存至關重要的基本行為和生理學。包括飲食、性和防禦行為、睡眠，以及對體溫、體液平衡和身體對壓力的反應等的生理控制。

3月25日，南加州大學多恩西夫分校（USC Dornsife）領導的一項研究成果發表在PNAS雜誌上。該研究提供了第一個關於下丘腦內部工作的全球網路模型。我們知道，下丘腦是大腦中最關鍵的部分，它支持所有哺乳動物、魚類、鳥類和許多其他動物的生命。

這項研究是正在進行的確定哺乳動物神經系統結構工作的一部分，科學家們稱之為「The Neurome Project」。

The Neurome Project

該項目是一項開創性的工作，旨在更好地了解宇宙中最複雜的生物結構——大腦。目前，科學家們的工作重點是建立一個基於灰質區域連接的哺乳動物大腦模型。

他們希望將這個模型擴展到包括整個神經系統和身體之間的連接（統稱為「neurome」）。這樣的成果，再結合不同類型腦細胞的網路地圖，將徹底改變從心理學到醫學等眾多學科的研究。

具體來說，在最新的研究中，為了建立下丘腦的網路模型，科學家們對65個已識別的下丘腦區域中的每一個區域進行了嚴格的連接數據分析，這些數據涵蓋了40年的大腦研究。計算機對這些數據的分析顯示，大腦兩側下丘腦的65個區域組成了一個層次結構。

在下丘腦兩側65個區域內或之間的16770個可能連接中，其中有近8000個區域存在。「這表明，下丘腦有一個非常密切聯繫的內部網路，」 Joel Hahn說道。他是USC Dornsife文理學院生物科學助理教授(研究)，也是這項研究的第一作者。

此外，連接最緊密的區域(或中心)位於與生理相關的控制網路中。Hahn表示，這個組織表明，下丘腦可能會優先考慮生理控制而不是行為控制。

「從生存的角度來看，這個組織是有意義的，因為行為取決於一個有能力的身體，」他說。

科學家們還探索了較低層次的子網路，發現了可能與多種疾病相關的新關聯，包括神經退行性疾病，如阿爾茨海默氏症(Alzheimer"s disease)，以及影響一種或多種功能的行為障礙，而下丘腦在這些功能中扮演著核心角色。

最後，在建立模型的過程中，他們還發現了另一個現象：下丘腦中神經元信號的傳遞似乎受神經元抑制的控制。

科學家們在分析抑制和興奮性(興奮性)神經傳遞的遺傳標記時發現了這一現象。首先，他們繪製了一張下丘腦興奮和抑制的圖譜。然後，他們將地圖與新的網路模型進行了比較。

他們發現，神經抑制與下丘腦高度連接的網路節點(中樞)聯繫最為緊密。Hahn說，這表明，總的來說，下丘腦受到抑制，但隨時準備採取行動。他把它比作大壩後面的水，通過打開或關閉閘門釋放出來。

Hahn指出，「現在，通過這些努力，我們試圖開發更好的模型，以更清楚地了解大腦以及神經系統。」

End

參考資料：

1）Untangling the brain"s life-support network

2)THE NEUROME PROJECT

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