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來源：neurosciencenews.com

編譯：brainnews團(tuán)隊(duì)| 暮冬烤雪 

校審：brainnews團(tuán)隊(duì)| Simon

藍(lán)斑激活能增強(qiáng)感覺信息處理 （Credit: Qi Wang/Columbia Engineering ）

日常生活中，大腦對(duì)于感覺信息的處理取決于我們當(dāng)時(shí)的狀態(tài)，昏昏欲睡和神采奕奕狀態(tài)下的結(jié)果往往是不同的。研究人員試圖探究人類狀態(tài)，如焦慮，精神集中或者放松，是否會(huì)影響其對(duì)世界的感知方式。如果影響確實(shí)存在，那么了解大腦狀態(tài)依賴性的感知調(diào)節(jié)機(jī)制后，我們可以利用這些機(jī)制通過意識(shí)控制來改善感知。

該研究結(jié)果顯示出藍(lán)斑（locus coeruleus，LC）對(duì)于丘腦部位信息處理的調(diào)節(jié)功能。作為大腦中去甲腎上腺素生成的主要部位，LC在覺醒，注意力和壓力等大腦狀態(tài)調(diào)節(jié)中起著重要作用。其功能障礙也與焦慮，臨床抑郁，阿爾茨海默病和帕金森病相關(guān)。

研究發(fā)現(xiàn)，激活LC可以改善不同感覺刺激信息從丘腦到大腦皮層的傳遞，并改善感知任務(wù)中的表現(xiàn)。通過記錄和操控大腦中不同的神經(jīng)環(huán)路，研究人員證明了這種改善是由于LC調(diào)節(jié)了兩個(gè)神經(jīng)核團(tuán)之間的相互作用。在包括帕金森病和抑郁癥在內(nèi)的多種臨床疾病中觀察到這兩個(gè)神經(jīng)核團(tuán)之間異常的相互作用，因此這項(xiàng)研究或許能對(duì)這些疾病的治療方法提供新的思路。

研究團(tuán)隊(duì)通過使用不同技術(shù)的組合，從計(jì)算建模到實(shí)驗(yàn)方法，深入探究了人類情緒狀態(tài)是否會(huì)影響其對(duì)世界的看法。

研究首先通過選擇性激活藍(lán)斑-去甲腎上腺素（LC-NE）系統(tǒng)將大腦轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌挠X醒狀態(tài)，然后記錄在不同覺醒條件下軀體感覺通路中單個(gè)神經(jīng)元對(duì)不同感覺刺激的反應(yīng)。

應(yīng)用信息學(xué)理論分析感覺相關(guān)的信息如何通過丘腦感覺神經(jīng)元傳遞，神經(jīng)元相互“對(duì)話”中使用的語言，并發(fā)現(xiàn)LC激活能明顯提高信息傳輸速率和效率。

通過控制LC的活躍程度，還能在需要感官辨別的行為任務(wù)中改善大腦的感知表現(xiàn)。激活控制覺醒和注意力的LC-NE系統(tǒng)能大大增加信息傳輸，同時(shí)減少了尖峰的總數(shù)。這意味著效率的大幅提升，就像用更少燃料卻駕駛更長(zhǎng)里程的汽車。

該研究的結(jié)果對(duì)大腦狀態(tài)與感知之間的聯(lián)系有了更具體的闡述。特別是表明了，通過調(diào)節(jié)神經(jīng)環(huán)路動(dòng)態(tài)，可以改善感覺信息在健康大腦中的編碼方式，并顯示了疾病狀態(tài)下大腦中受損信息處理的異常神經(jīng)環(huán)路動(dòng)態(tài)。這對(duì)于開發(fā)多種神經(jīng)或精神疾病的新型治療方法有很大價(jià)值。

研究人員希望這項(xiàng)研究可以用于開發(fā)電子植入物，以調(diào)節(jié)大腦活動(dòng)，糾正潛在異常狀態(tài)。認(rèn)識(shí)各種神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)于大腦信息處理環(huán)路的影響，有利于人類在未來研發(fā)出相應(yīng)的調(diào)節(jié)設(shè)備。比如，我們知道人類的覺醒水平會(huì)自然波動(dòng)，因此時(shí)常導(dǎo)致次優(yōu)行為。而結(jié)合這項(xiàng)研究結(jié)果，人類可能通過非侵入性的意識(shí)控制，調(diào)節(jié)LC-NE系統(tǒng)的活躍程度，來提高感知和行為表現(xiàn)。

研究人員計(jì)劃在未來檢測(cè)大腦的細(xì)胞內(nèi)活動(dòng)。這將進(jìn)一步闡明介導(dǎo)LC-NE系統(tǒng)對(duì)丘腦感覺處理影響的細(xì)胞水平機(jī)制。

參考文獻(xiàn)：

Charles Rodenkirch et al, Locus coeruleus activation enhances thalamic feature selectivity via norepinephrine regulation of intrathalamic circuit dynamics, Nature Neuroscience (2018).