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最新研究表明，在探索新环境时，小鼠利用大脑中独特的远距离连接，促使它们注意环境中最显著的特征。这种联系起源于前额叶皮层，延伸至海马体，为大脑的高级认知区域如何完善发生在遥远大脑区域的操作提供了证据。
该研究的资深作者、医学博士Vikaas Sohal在2022年4月28日发表在《细胞》杂志上，他说:“这个回路是理解大脑如何允许前额叶皮层对大脑其他部分施加自上而下的调节的门户。这是一种连接两个大脑区域的长期抑制途径，以前从未见过。”
前额叶皮层(PFC)有时被认为是“大脑的首席执行官”，控制着注意力、计划和决策等执行功能。海马体储存记忆，处理空间信息，帮助我们在环境中导航。
这项研究的主要作者Ruchi Malik博士说，新发现的回路有助于人们将注意力集中在环境中重要的事情上，而忽略其他感官刺激。
“就好像PFC接收所有这些感官信息，并说‘嘿，海马体，我们在这个特定的环境中，所以现在就注意这个特定的信息。’”
她举了一个停车场的例子，作为PFC对海马体施加自上而下控制的背景。“为了记住你把车停在哪里，PFC会告诉海马体选择性地注意地标，然后在你回来时回忆并寻找那些地标。”
通过抑制神经元来调整注意力
这个回路最独特的地方在于它完成集中注意力任务的复杂方式:它通过关闭原本会压制这些微回路的信号来增强和集中海马体特定微回路的活动。其结果是PFC发出了一个非常清晰的信号，告诉海马体该关注什么，并通过一种非常灵巧的方式，随着环境的变化对该信息进行微调。
研究小组通过将小鼠放在一个有一些小物体的小场地中10分钟来证明这一点。在探索竞技场时，小鼠会检查物体一两分钟，然后离开。通过观察小鼠大脑的活动，研究人员发现两个大脑区域之间的信号是同步的。
当小鼠再次经过那个物体时，研究人员可以看到海马体内的信号得到了改善和增强。
“对话就这样发生了;海马体在空间中绘制物体的位置，而PFC则在指示海马体每个位置的相关性”。
研究小组还发现，数据表明哪些神经元在特定的时间被激活，并识别出小鼠当时的位置，证实当小鼠接近或研究PFC认为重要的物体时，大脑活动会发生变化。
这表明，当海马体映射环境时，当前额叶皮层检测到老鼠正在接近一个重要的目标(比如一个新物体)时，它也会进行微调，产生特定的神经活动模式。
脑回路功能障碍可能与痴呆、多动症有关
团队想要更好地了解这个回路在执行功能中可能扮演的角色，以及当它不能有效地完成工作时的后果。马利克认为，这一通路的功能障碍可能是与注意力或记忆相关的认知问题的基础，比如痴呆、多动症或精神疾病。
他们朝着这一目标的下一步是，通过观察这一回路在更复杂的活动中如何发挥作用，比如使用存储在工作记忆中的信息来决定沿着哪条路径寻找奖励，来了解它是如何影响行为的。
Malik认为，大脑中更高层次的认知部分与更古老、更普遍的寻路中心之间的联系可能会产生广泛的影响。
她说:“要在复杂的环境中工作，去寻找食物或奖励，然后回来，你需要能够注意到特定的刺激，并以一种精确的方式在空间中安排它们。”“这个电路的过滤工作是绝对必要的。”
该研究得到了NIMH基金R01MH106507和r01mhh117961的支持。
Journal Reference:
Ruchi Malik, Yi Li, Selin Schamiloglu, Vikaas S. Sohal. Top-down control of hippocampal signal-to-noise by prefrontal long-range inhibition. Cell, 2022; 185 (9): 1602 DOI: 10.1016/j.cell.2022.04.001
University of California - San Francisco. "Finding your car in a parking lot relies on this newly discovered brain circuit: 'CEO of the brain' focuses attention on the most relevant stimuli in the environment." ScienceDaily. ScienceDaily, 3 May 2022. <www.sciencedaily.com/releases/2022/05/220503141313.htm>.
University of California - San Francisco. (2022, May 3). Finding your car in a parking lot relies on this newly discovered brain circuit: 'CEO of the brain' focuses attention on the most relevant stimuli in the environment. ScienceDaily. Retrieved May 4, 2022 from www.sciencedaily.com/releases/2022/05/220503141313.htm
University of California - San Francisco. "Finding your car in a parking lot relies on this newly discovered brain circuit: 'CEO of the brain' focuses attention on the most relevant stimuli in the environment." ScienceDaily. www.sciencedaily.com/releases/2022/05/220503141313.htm (accessed May 4, 2022).
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