关于大脑中继过程的新研究可以指导某些大脑疾病的治疗

新的研究表明，在丘脑(大脑中感觉和运动能力的中转站)中，细胞收集的数据比以前认为的要多。这可能会改变医学治疗精神分裂症、癫痫和其他脑部疾病的方式。

我们的大脑负责协调和解释我们每天习以为常的许多行为，从走路、跑步到看、听。为了协调在大脑中发射的感觉和运动信号，需要某种中继站，在这种情况下，就是丘脑，两个位于中脑附近的小叶。

丘脑内的神经元传统上很难研究，但了解它们如何帮助接收和传输感官和神经系统的重要信号运动技能也许有一天会为患有某些脑部疾病的人带来新的医疗保健。

“阿贡的工具帮助我们发现了这种融合，否则我们永远不会看到，”阿贡国家实验室生物科学的阿贡居民助理Vandana Sampathkumar说

芝加哥大学和美国能源部阿贡国家实验室的研究人员进行的新研究揭示了一种以前未被发现的感觉和运动的融合或合并信息在丘脑中，这可能会让科学更接近这种治疗方法。

科学家认为丘脑有助于传递感觉和运动信号，调节意识和警觉性。但这项新研究揭示了丘脑如何接收不同类型的信息并将其传递到大脑皮层的各个部分的更大复杂性。

该团队的研究发表在美国国家科学院院刊。

为了对丘脑的作用进行更全面的描述，该团队使用了来自多个科学领域的工具，包括遗传学、病毒学、分子生物学和微生物学，以及各种成像技术。

“Argonne的工具帮助我们发现了这种融合，否则我们永远不会看到，”Vandana Sampathkumar说，她是Argonne生物科学部的神经生物学家，也是芝加哥大学的博士后学者。

团队使用了电子显微镜从老鼠的大脑中收集成千上万的图像。图像通过数字方式重新组装或拼接到本地桌面，然后在Argonne的可视化计算机Cooley上对齐，进行3D重建。

“我们假设细胞从一个地方接收信息，并以最小的改变将信息发送到另一个地方。但事实并非如此。”“数量惊人的细胞从不同的地方接收信息，并在传递之前将其整合。”

研究团队成员、芝加哥大学神经科学专业的学生安德鲁·j·米勒-汉森(Andrew J. Miller-Hansen)补充说，它有“许多混乱、复杂的不同输入和输出”。

通过图像重建，研究小组发现单个神经元可以合并来自皮层不同区域的信号。例如，位于丘脑后内侧核(Pom)区域的单个神经元可以同时接收感觉和运动信息。他们还确定POm神经元从未知来源接收到类似的输入，“这表明信息的整合程度比我们的数据直接显示的还要高，”论文指出。

米勒-汉森说:“我们对感觉和运动信息如何在丘脑中整合的理解，对于了解信息在大脑中的一般流动方式非常重要。”“我们想知道这种融合模式是特定于感觉和运动整合，还是支持大脑中其他形式整合的共同电路模式。”

通过阐明丘脑神经元的处理和信号传递能力，这一新信息可能有助于找到精神分裂症、某些形式的癫痫和其他大脑疾病的治疗方法，这些疾病的丘脑功能障碍似乎与临床问题有关。

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