编辑推荐：
今天发表的新研究表明，蓝斑周围核作为一种唤醒的微观管理器，根据行为背景选择性地抑制蓝斑神经元的不同亚群。
大脑是一台永不停歇的动态机器：它能在你睡着时将你唤醒，使你集中注意力，唤起你的记忆，或在你开车时帮助你猛踩刹车。然而，是什么让这种精准性成为可能？大脑如何能在需要时，精确地调高或调低警觉性或抑制性？
今天发表在《Nature》杂志上的一项新研究，可能在一处鲜为人知的地方找到了部分答案：一群位于大脑最强大的唤醒中心之一——脑干蓝斑（LC）旁的小型、几乎被忽视的抑制性神经元。该研究由华盛顿大学的神经科学家迈克尔·R·布鲁卡斯领导，堪称神经学研究的杰作，运用了从病毒追踪、电生理学到成像和行为学等方法，绘制了一组名为蓝斑周围核（pericoeruleus）的难以捉摸的细胞群。
在一个我们不断被消息提示、提醒、推送和通知的世界里，大脑能够不做出反应的能力——调节我们的唤醒程度并过滤我们的反应——或许是大脑最被低估的超级能力之一。
在这里，我与布鲁卡斯讨论了这项研究的结果——而他和他的团队发现的内容令人惊叹。蓝斑周围核绝非仅仅是蓝斑的被动邻居，它似乎充当了一种唤醒的“微观管理者”，根据行为背景选择性地抑制蓝斑的不同亚群。如果说蓝斑就像一盏泛光灯，将去甲肾上腺素洒向全脑——提高警觉性、锐化感知并动员注意力——那么蓝斑周围核可能就是那个精准调控光线照射位置和时间的精细镜头。
这是一种微妙但强大的控制形式，它挑战了人们对蓝斑运作方式的传统观点。几十年来，斑蓝一直被认为是主要的全局广播者：当它放电时，会在整个大脑皮层广泛释放去甲肾上腺素，为大脑的行动做好准备。但这项新研究是最近一系列挑战这一简单性的研究中的最新成果——表明该系统比之前认为的更为复杂和精细。“我们开始意识到，脑桥缝线核不仅仅充斥着唤醒信号，它还针对特定输出进行调控，而蓝斑周围核在这一过程中扮演着关键的调控角色，”该论文的共同第一作者之一李莉说道。李莉曾是布鲁卡斯实验室的博士后研究员，现为西雅图儿童医院麻醉学助理教授。
最引人注目的发现之一是连接的特异性。研究团队表明，不同的蓝斑周围核神经元群投射到蓝斑的不同区域，且这些投射具有行为特异性。例如，某些蓝斑周围核细胞在压力下变得活跃，而另一些则在探索行为或注意力转移时被激活。这意味着大脑具有一种内置的机制，能够根据上下文对其自身的神经调节机制进行控制，这一发现对从注意力到焦虑的各个方面都有影响。 达到这一精细程度并非易事。“人类的蓝斑是一个几乎难以用肉眼看到的细小新月形结构，因此在小鼠中对其进行解剖时，你的手必须比眼睛所能看到的更加精准，”共同第一作者安德鲁·卢斯基说。卢斯基在布鲁卡斯实验室攻读研究生时参与了这项研究，现为洛克菲勒大学的博士后研究员。研究团队不得不结合多种技术，包括遗传靶向、病毒回路追踪、光纤光度测量和光遗传学，以构建这些神经元的多维图像。在一个通常偏向于结构或功能的研究领域中，这项研究因其同时关注两者而脱颖而出，以严谨细致的方式将解剖学与行为直接联系起来。
这些发现可能具有广泛的意义。在基础科学层面，这项研究填补了我们对蓝斑这一大脑核心唤醒、学习和适应性行为参与者理解的重大空白。它还可能为几种大脑疾病的新治疗靶点提供线索。注意力缺陷/多动障碍、创伤后应激障碍、焦虑、阿尔茨海默病和帕金森病都与去甲肾上腺素信号传导失调有关。如果蓝斑周围核作为蓝斑活动的控制器或过滤器，它可能成为治疗干预的目标——尤其是针对那些大脑唤醒系统处于过度活跃状态的疾病。
这也是一种令人谦逊的提醒，表明我们仍有许多未知。科学家们大约在十年前首次描述了蓝斑周围核，但很少有研究试图将其功能与蓝斑区分开。来要梳理出这种差异需要仔细的、分层的方法。这些发现提出了其他类似“影子回路”的可能性——隐藏在边缘的小片特化细胞，从幕后塑造着大脑的大规模功能。
对唤醒的抑制性控制也触及了更深层次的内容。在一个我们不断被消息提示、提醒、推送和通知的世界里，大脑能够不做出反应的能力——调节我们的唤醒程度并过滤我们的反应——或许是大脑最被低估的超级能力之一。这项研究让我们更清晰地了解到这一超级能力是如何在生物学上得以实现的。
这些结果引发了一系列引人入胜的问题：我们能否绘制出其他神经调节物质（如多巴胺或血清素）的类似控制系统？这些神经元系统用来相互交流的化学密码究竟有多复杂和精细？这对我们的心理模型又会产生怎样的影响？我们的对话涉及了这些令人着迷的挑战，从技术细节到宏观影响。这是一场有望重塑我们对唤醒、控制以及大脑中兴奋与抑制复杂舞蹈认知的讨论。
生物通微信公众号
生物通 版权所有
