美国科学家发现大脑清醒睡眠“交换台”

纽约大学朗尼医学中心和其他单位的研究人员通过老鼠实验发现，大脑的一个特殊部分就像一个信息“交换板”，可以引导来自外部世界和内部记忆的信号。一般来说，人脑功能障碍疾病如精神分裂症、自闭症、创伤后应激障碍等。都表现为“交换台”紊乱。研究人员认为，这一发现为理解和治疗这些疾病提供了新的策略。相关论文发表在最近的《细胞》杂志上。

根据物理学家组织网络最近的一份报告，研究人员用多电极技术记录了丘脑网状核(TRN)区神经元的活动，并发现这就是“开关板”所在的地方。位于前脑的TRN是覆盖丘脑的一层薄薄的神经元，它可以将来自外部的信息(如视觉信号和来自内部的记忆信息)引导到正确的目的地:一方面，它将信息传递到大脑皮层，大脑皮层负责高级功能，如学习和语言；另一边向丘脑发送抑制信号，以决定哪些信息应该被屏蔽。

他们发现tRNA细胞的活性取决于老鼠的睡眠和警觉性。在睡眠期间，控制感觉输入的TRN细胞更活跃，尤其是在快速循环脑电波(即纺锤体，与睡眠期间的感觉输入屏蔽有关)的短脉冲期间。在警戒状态下，tRNA细胞放电很少。纽约大学神经病学研究院神经病学副教授迈克尔·哈拉萨(Michael Halasa)解释说，这表明这些神经元在睡眠时会阻断外部信息流，而在老鼠清醒和警觉时，它们可以促进信息流。如果tRNA细胞被破坏，环境信息的筛选可能被破坏。目前，他们正在动物模型中研究这一筛选过程。

TRN细胞在睡眠时也很少放电，减少活动并以相反的方式控制内部信息流。哈拉萨推测，众所周知，记忆是在睡眠中形成的，也许这可以形成记忆。因为丘脑神经元与海马体相连，海马体对学习和记忆至关重要。

在实验的第二部分，研究小组使用光控制基因技术来打开和关闭神经元，以测试TRN细胞放电是否影响处于警戒状态的小鼠的注意力。

他们首先让老鼠学会将视觉刺激与食物联系起来。当刺激信号出现时，完全休息的老鼠可以在一两秒钟内找到食物，而睡眠不足的老鼠需要更长的时间。打开控制视觉部分的TRN细胞，这发生在正常睡眠期间，充分休息的老鼠会表现得像睡眠不足的老鼠。当这些细胞关闭时，睡眠不足的老鼠也能很快找到食物。

"控制电灯开关似乎改变了老鼠的精神状态，也改变了它们的信息处理速度。"哈拉萨说，“我们以前从未见过这种结构是如何工作的。实验显示了信息是如何在大脑中传递的，以及这些信息在精神疾病中是如何被破坏的。”这有望为各种神经疾病找到新的治疗靶点。