研究增进了对大脑如何在忽略干扰的情况下集中

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研究增进了对大脑如何在忽略干扰的情况下集中

研究增进了对大脑如何在忽略干扰的情况下集中

当我们试图完成一项任务时,我们会不断受到干扰性刺激的轰炸。大脑是如何过滤掉这些干扰,使我们能够专注于手头的任务的呢?加州大学河滨分校(University of California, Riverside)的心理学家们的一项发现可能会带来一个答案。

他们在老鼠身上进行实验,找到了大脑中干扰刺激被阻断的精确位置。这种阻塞使大脑无法处理这些刺激,从而使注意力继续集中在一项特定的任务上。

心理学助理教授爱德华扎哈(Edward Zagha)和他的团队用目标刺激和干扰刺激训练小鼠进行感官检测任务。老鼠学会了对目标区域的快速刺激做出反应,而忽略对相反区域的相同刺激。该团队使用了一种新的成像技术,这种技术允许高时空分辨率和整个皮质的视野,以发现在大脑中干扰刺激物被阻断的位置,从而导致在皮质中没有进一步的信号传输,因此,没有触发运动反应。

“我们观察到在多个感觉和运动皮层区域对目标刺激的反应,”Zagha说,他领导的这项研究发表在今天的神经科学杂志上。相比之下,对干扰刺激的反应突然被抑制,超出了感觉皮层。

大脑皮层是大脑的外层。它由折叠的灰质组成,在意识中起着重要的作用。它是大脑中最大的部分,有感觉和运动区域。它是控制和信息处理中心,负责感觉、知觉、记忆、注意力、语言和高级运动功能。

扎哈说:“我们的发现可能对理解和治疗诸如注意力缺陷多动障碍和精神分裂症等神经精神疾病具有重要意义。”“通过研究阻断干扰刺激的机制,我们或许能够解开注意力和冲动控制的神经回路。”

扎哈解释说,虽然今天的科学家对行为和神经元已经有了很多了解,但他们对于神经元如何组织来调节有意义的行为的理解还只是刚刚起步。

“一个主要的挑战是在动物执行目标导向的任务时,以高时空分辨率记录神经元的活动,”他说。“第二个主要挑战是使用正确的计算方法来分析神经元的活动。”

他说:“但是现在我们确切地知道在大脑的哪里可以看到,我们将在未来继续研究这些问题。”“我们知道,当一个人高度容易分心时,他们的大脑皮层没有充分地部署必要的有意信号,以防止分心的刺激传播到工作记忆或触发行为反应。这些过程——感觉信号的“看门人”——只允许通过那些与任务相关的信号。我们相信这一过程是由前额皮质组织的;这只是我们将要测试的众多可能性之一。”

扎哈的研究小组以随机的顺序对老鼠的胡须进行相同的触觉刺激。研究人员之所以把重点放在胡须上,是因为它们在敏感度和探索能力方面与人类的指尖类似;它们的偏转激活了脑干通道。然后,研究人员训练老鼠只对一侧的触觉刺激进行舔舐,而忽略另一侧相同的刺激。扎哈和他的同事们使用了新培育的转基因老鼠,这些老鼠在皮层神经元中表达了荧光钙传感器,这使得研究人员可以用一台摄像机观察大脑活动,这种摄像机可以帮助定位这一过程,其空间精度比以前的研究要高得多。

扎哈说:“当分散注意力的刺激被老鼠故意忽略时,我们现在可以看到分散注意力的刺激反应被阻断了。”“将来,我们想知道它是如何被封锁的。”

扎哈坚信,作为感觉选择和冲动控制基础的神经回路与注意力缺陷多动障碍和精神分裂症受损的神经回路是相同的,这导致了冲动控制功能障碍。

“我们越了解这些回路,就越能设计出合理的、有针对性的治疗方法来改善这些疾病中的冲动,”他说。

研究小组对分散注意力的信息在大脑皮层中被如此突然地阻断感到惊讶。研究人员观察到,干扰刺激反应在新皮层(大脑皮层中与早期感觉处理有关的部分)第一次传递,但却被阻止在整个皮层中进一步扩散。在未来的工作中,研究人员计划研究哪些特定的神经机制阻止了第一个皮层区域的传播。

扎哈说:“我们发现的空间精确度给了我们信心,我们知道在未来的研究中应该在哪里寻找,以揭示干扰刺激物是如何被阻断的,从而使我们能够集中注意力在手头的任务上。”

他的团队也将专注于了解具体类型的神经元和相关的神经通路的作用,这些回路在神经精神疾病中是如何被破坏的,以及如何调节神经系统以提高人类疾病的易分心性。

这篇研究论文的题目是“在小鼠大脑皮层中进行选择性检测任务的衰减过滤器的功能定位”。


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