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大脑深处被称为蓝斑的一小簇细胞群,影响着我们的清醒程度、注意力集中度、应对压力的方式、处理焦虑恐惧的能力,以及记忆形成和学习机制。这个蓝色区域还与多种神经及精神疾病密切相关,包括焦虑抑郁、创伤后应激障碍和阿尔茨海默病。一项针对小鼠的新研究表明,位于蓝斑附近的peri-LC神经元在调节其信息处理过程中起着关键作用。这些发现不仅揭示了人类如何对不同挑战做出恰当反应,深化了关于大脑如何调控觉醒、注意力及应激反应的理解,更为治疗神经系统疾病(包括阿片类药物戒断症状)开辟了新途径。
蓝斑(拉丁语意为"蓝色斑点")作为大脑深处的细胞集群,调控着觉醒状态、注意力水平、应激反应机制以及焦虑恐惧处理能力,同时参与记忆形成和学习过程。尽管其重要性已被确认,但关于蓝斑的具体工作机制仍存在诸多未解之谜。已知蓝斑接收来自整个中枢神经系统的输入信号,并通过释放去甲肾上腺素向全脑传递信息。然而,其信息处理方式及去甲肾上腺素释放的调控机制尚不明确。
最新小鼠实验显示,蓝斑周边被称为peri-LC的神经元群在信息处理调节中扮演核心角色。洛克菲勒大学神经动力学与认知实验室博士后Andrew Luskin指出,这些发现解释了人类应对不同挑战时的精准调节能力。Andrew Luskin与华盛顿大学医学院麻醉与疼痛医学系助理教授Li Li共同担任研究第一作者。
"传统上认为peri-LC如同大脑觉醒水平的'调光开关',"Andrew Luskin解释道,"它能全局调节蓝斑神经元的放电频率——从高度焦虑时的剧烈活动到睡眠时的微弱活动,再到警觉放松时的中间状态。"
科学家推测蓝斑必然承担着精细调节功能。"当幼儿冲上马路时,你需要运动系统高度灵敏以便追赶,同时需要痛觉系统暂时抑制——即使踢到脚趾也能忽略疼痛专注救孩子。这种精准调控很可能通过peri-LC实现。"
研究团队通过观察小鼠在兴奋性刺激下peri-LC神经元的反应,发现这些刺激会促使peri-LC释放抑制性神经递质γ-氨基丁酸(GABA)。这种物质能不同程度地降低蓝斑神经元放电频率,减少去甲肾上腺素释放。资深作者迈克尔·布鲁查斯教授将peri-LC比作"无线电增益电路",可以精细调节蓝斑细胞对输入信号的响应强度。
通过解剖学分析,团队揭示了peri-LC神经元与蓝斑的特异性连接方式:虽然接收来自大脑和脊髓主要区域的输入信号,但输出信号几乎全部作用于蓝斑并抑制其神经元活动。运用单细胞RNA测序和像素级空间转录组技术,研究人员还发现蓝斑和peri-LC均存在具有不同功能的细胞亚群。
这些发现不仅推进了关于觉醒调控机制的基础认知,更为神经精神疾病治疗带来新思路。
"戒断期间蓝斑会过度活跃,现在我们可以针对蓝斑或peri-LC寻找减轻戒断症状的药物靶点。文章资深作者Michael Bruchas教授认为该研究提供了详尽的"神经环路图谱",为后续研究指明方向。
Heterogeneous pericoerulear neurons tune arousal and exploratory behaviours
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