在停车场找到你的车依赖于这个新发现的大脑回路

根据加州大学旧金山分校的一项新研究，当老鼠探索一个新环境时，它们会利用大脑中独特的远距离连接，促使它们关注环境中最显著的特征。这种始于前额叶皮层并延伸到海马体的联系，为大脑的高级认知区域如何改进发生在遥远大脑区域的操作提供了证据。

“这条电路是理解大脑如何允许前额叶皮层对大脑的其他部分进行自上而下的调节，”该研究的资深作者、医学博士Vikaas Sohal说，该研究于2022年4月28日发表在细胞．“这是一种连接两个大脑区域的远程抑制通路，以前从未见过。”

前额叶皮层(PFC)有时被认为是“大脑的CEO”，控制着大脑执行功能就像注意计划和决策。海马体储存记忆和处理过程空间信息帮助我们在环境中导航。

该研究的主要作者Ruchi Malik博士说，新发现的电路有助于将注意力集中在环境中重要的事物上，忽略其他感官刺激。

“就好像PFC接受了这一切感觉信息说‘嘿，海马体，我们在这个特定的环境中，所以现在要注意这个特定的信息，’”马利克说。

她举了一个停车场的例子，在这个例子中，PFC对海马体施加了自上而下的控制。马利克说:“为了记住你停车的地方，PFC会告诉海马体有选择性地注意地标，然后在你返回时回忆并寻找那些地标。”

通过抑制神经元来调节注意力

这个回路最独特的地方在于它完成注意力集中任务的复杂方式:它通过关闭可能抑制这些微回路的信号来增强和集中海马体中特定微回路的活动。结果是，PFC发出了非常清晰的信号，告诉海马体要注意什么，并且随着环境的变化，可以非常灵活地调整这一信息。

研究小组通过将老鼠放在一个小场地里10分钟来证明这一点，那里有一些小物体。在探索竞技场时，老鼠会检查一到两分钟的物体，然后继续前进。通过观察老鼠大脑的活动，研究人员发现两个大脑区域之间的信号是同步的。

当老鼠再次经过这个物体时，研究人员可以看到海马体内的信号被细化和增强。

“当时发生了这样的对话;海马体在空间中绘制物体的位置，而PFC则在每个位置的相关性上指导海马体，”马利克说。

研究小组还发现，数据显示了在特定时间哪些神经元在放电，并确定了老鼠当时的位置，证实了当老鼠接近或调查PFC认为重要的物体时，大脑活动会发生变化。

这表明海马体在映射环境的同时，当前额叶皮层检测到老鼠正在接近一个重要的目标(比如一个新物体)时，它也会产生特定的神经活动模式。

脑回路功能障碍可能与痴呆、多动症有关

该团队希望更好地了解这条电路在执行功能中可能发挥的作用，以及当它不能有效地完成工作时的后果。马利克认为，这一途径的功能障碍可能是与注意力或记忆有关的认知问题的基础，如痴呆症、注意力缺陷多动障碍或精神障碍。

他们朝着这一目标迈出的下一步是，通过观察这个回路在更复杂的活动中是如何发挥作用的，来了解这个回路是如何影响行为的，比如使用存储在工作记忆中的信息来决定遵循哪条路径来找到奖励。

马利克认为这种联系很可能来自大脑的高阶认知部分大脑对更古老和普遍的寻路中心可能产生广泛的影响。

她说:“要在复杂的环境中工作，去寻找食物或奖励，然后回来，你需要能够注意特定的刺激，并以精确的方式将它们安排在空间中。”“这个电路的过滤工作是绝对必要的。”