神经科学家跟踪一个大脑电路,用于过滤不必要的感官输入

想象试图专注于一个朋友的声音嘈杂的派对,或阻塞的电话交谈在公车上坐在你旁边的人当你试着读。这两个任务需要你的大脑在某种程度上抑制干扰信号,这样你就可以专注于你选择的输入。

麻省理工学院的神经科学家已经发现了一个大脑电路,帮助我们做到这一点。他们确定的电路,控制的前额叶皮层,过滤掉不需要的背景噪音或其他令人分心的感官刺激。此电路时,前额叶皮层选择性地抑制感觉输入流入丘脑,大多数的网站感觉信息进入大脑。

“这是一个基本的操作,清理所有的信号,目标导向的方式,”Michael Halassa说大脑与认知科学系助理教授,麻省理工学院麦戈文脑研究所的一员,和该研究的资深作者。

这个电路的研究人员目前正在探索是否损伤可能参与了过敏性噪声和其他刺激,常出现在自闭症患者。

Miho,只是一个麻省理工学院博士后,是论文的主要作者,发表在6月12日出版的神经元。研究科学家l .伊恩·施密特也是该论文的作者之一。

转移注意力

我们的大脑不断地感官信息,我们能够自动调出来的,甚至你自己都没有意识到)。其他更侵入的干扰,如你邻座的电话交谈,需要有意识的努力压制。

在2015年的一篇论文,Halassa和他的同事们探索了如何有意识地转移注意力之间不同类型的感官输入,通过训练老鼠之间的切换注意力视觉和听觉线索。他们发现,在这个任务中,老鼠抑制竞争的感官输入,允许他们关注的线索将获得奖励。

这个过程似乎起源于前额叶皮层(PFC),这是至关重要的规划和决策等复杂的认知行为。研究人员还发现,愿景是抑制丘脑的一部分过程当动物被关注声音提示。然而,没有直接物理连接从前额叶皮层感觉丘脑,所以目前还不清楚究竟PFC施加控制,Halassa说。

在新的研究中,研究人员再次训练老鼠之间的切换注意力视觉和听觉刺激,然后再映射的大脑连接。他们首先检查输出的PFC必不可少的这个任务,通过系统地抑制PFC投影终端在每一个目标。这允许他们发现PFC连接一个大脑区域称为纹状体是必要的抑制视觉输入当动物关注听觉线索。

进一步表明,纹状体然后发送输入映射到一个地区称为苍白球,基底神经节的一部分。基底神经节然后抑制丘脑的一部分活动处理视觉信息。

使用一个类似的实验装置,研究人员还发现了一个并联电路,抑制听觉输入当动物注意视觉线索。在这种情况下,电路穿越的部分相关的纹状体、丘脑处理声音,而不是视觉。

研究结果提供一些基底神经节的第一个证据,这是已知的关键规划运动,也扮演了一定的角色在控制注意力,Halassa说。

“我们意识到这是PFC和感觉之间的联系处理在这个级别是介导通过基底神经节,和在这个意义上,感官的基底神经节的影响控制处理,”他说。“我们现在有一个很清晰的概念基底神经节可以参与纯粹注意的过程与运动无关的准备。”

噪声敏感

研究人员还发现,相同的电路就业不仅对切换不同类型的吗感觉输入如视觉和听觉刺激,但也抑制干扰输入在同一个感觉的例子中,屏蔽背景噪音而专注于一个人的声音。

团队还显示,当动物提醒任务将是嘈杂的,他们的表现真的提高了,当他们使用这个电路集中他们的注意力。

Halassa的实验室正在做类似的实验小鼠,基因工程开发与自闭症患者相似的症状。自闭症谱系障碍的一个共同特征是噪声敏感,这可能造成的损伤大脑电路,Halassa说。他正在研究是否增加这条赛道的活动可能会减少对噪声的敏感性。

“控制噪声是自闭症患者有麻烦,”他说。“现在有多个节点的路径,我们可以开始观察来理解这个。”