2019年1月14日,

研究发现也许可以帮你保持冷静的电路

大日子来了:你是把你的你的驾照路考。当你开始你的妈妈的车一评估者兴起在乘客座位,你知道你需要保持警惕但不是太激动了,你犯错误。即使你是睡眠不足和充满紧张的能源,同时需要你的大脑温和你的唤醒水平,这样你做你最好的。一项新的研究由麻省理工学院的神经科学家Picower研究所学习和记忆可能会有助于解释大脑如何罢工,平衡。

“人类在中级水平的警觉性和执行最优激励他们在哪里参加适当的刺激而不是焦虑或令人昏昏欲睡的,“Mriganka苏尔说,保罗和Lilah e .牛顿的脑与认知科学系的教授。“但是这是怎么来的?”

博士后文森特Breton-Provencher给实验室带来了这个问题,并领导着这项研究发表在1月14日自然神经科学。老鼠在一系列的实验中,他展示了如何连接的哺乳动物大脑刺激两个关键的细胞类型在一个地区称为蓝斑(LC)在两种不同的方式适度兴奋。地区尤其是参与施加一个这平静的影响,前额叶皮层是执行功能的中心,这表明有可能确实是大脑有意识的控制电路的冲动。

“我们知道,老鼠都知道,也应对焦虑或过度兴奋一个需要更高水平的认知输入,”苏尔说,这项研究的资深作者。

通过解释更多关于大脑如何保持觉醒,苏尔说,因此也可能提供深入的研究神经机制导致焦虑或慢性压力,唤起似乎不够控制。它还可能提供更大的机械理解为什么认知行为疗法可以帮助病人管理焦虑,苏尔说。

GABA和去甲肾上腺素

关键人物的故事是释放神经递质的GABA神经元,这对接收神经元的活性有抑制作用。Breton-Provencher和苏尔说,这项研究之前,没有人研究过这些神经元的位置和功能在LC,神经元连接,以及它们如何可能会抑制冲动。但是因为Breton-Provencher来到苏尔实验室好奇兴奋是如何管理的,他注定要学LC-GABA神经元。

他观察到的第一件事是LC-GABA神经元位于靠近的LC神经元释放去甲肾上腺素(NA),刺激兴奋。他也能够证明LC-GABA神经元连接到LC-NA神经元。这表明GABA可以抑制NA释放。

Breton-Provencher直接测试了这个在老鼠身上进行一系列的测量。看信用证在双光子显微镜下工作,他观察到,正如所料,LC-NA神经元活动之前觉醒,显示的瞳孔大小的老鼠(越兴奋的老鼠,更广泛的学生)。他甚至能通过工程LC-NA直接控制细胞控制脉冲——称为光遗传学的技术。这样他也接手LC-GABA神经元,观察到,如果他调了,然后他会抑制冲动(因此瞳孔大小)。

下一个问题是细胞是大脑的哪个区域提供输入这些LC细胞。使用神经回路跟踪技术,Breton-Provencher发现细胞在近50个地区连接到信用证,其中大多数连接LC-NA和LC-GABA神经元。但有重叠的程度的变化是至关重要的。

两种类型的控制

Breton-Provencher继续他的工作,让老鼠arousal-inducing哔哔声的声音,当他看着LC中细胞的活动。进行详细测量神经活动之间的相关性和兴奋,他能够看到信用证实际上是两种不同的抑制控制。

从这些输入的实例来自一种感觉处理电路同时连接到LC-GABA LC-NA神经元。在这种情况下,optogenetically诱导LC-GABA活动将温和的鼠标的瞳孔放大反应的响度刺激哔哔声。其他类型对来自输入——特别是包括前额叶皮质进入LC-GABA仅仅连接,但不是LC-NA神经元。在这种情况下,LC-GABA活动与整体减少数量的觉醒,多么惊人的个人独立的哔哔声。

换句话说,输入LC-NA和LC-GABA神经元通过并发连接保持觉醒在检查一个特定的刺激,而输入LC-GABA神经元保持更一般的平静。