想象一下，在一個(gè)喧鬧的聚會上，你試圖專注于一個(gè)朋友的聲音；當(dāng)你閱讀時(shí)，你試圖屏蔽坐在你旁邊的人打電話的聲音。這兩項(xiàng)任務(wù)都需要你的大腦以某種方式抑制分散注意力的信號，這樣你就可以專注于你想聽到的目標(biāo)聲音。
麻省理工學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的一種大腦回路可以幫助我們做到這一點(diǎn)。他們識別出的回路由前額皮質(zhì)控制，可以過濾掉不必要的背景噪音或其他分散注意力的感官刺激。當(dāng)這個(gè)回路接通時(shí)，前額皮質(zhì)會選擇性地抑制流入丘腦的感覺輸入，而丘腦是大多數(shù)感覺信息進(jìn)入大腦的地方。
麻省理工學(xué)院麥戈文腦科學(xué)研究所成員、該研究的資深作者、大腦與認(rèn)知科學(xué)助理教授MichaelHalassa表示：“這是一種以目標(biāo)導(dǎo)向的方式清除所有輸入信號的基本操作?！?/p>
研究人員現(xiàn)在正在探索這個(gè)回路的損傷是否與自閉癥患者對噪音和其他刺激的超敏反應(yīng)有關(guān)。
麻省理工學(xué)院博士后Miho Nakajima是這篇發(fā)表在6月12日《神經(jīng)元》(Neuron)雜志上的論文的主要作者。研究科學(xué)家L. Ian Schmitt也是這篇論文的作者之一。
我們的大腦不斷受到感官信息的轟炸，而我們能夠自動地忽略大部分信息。其他干擾性更強(qiáng)的信息，比如鄰座的電話交談，則需要我們有意識地抑制。
在2015年的一篇論文中，Halassa和同事們探索了如何在不同類型的感覺輸入之間有意識地轉(zhuǎn)移注意力，方法是訓(xùn)練老鼠在視覺和聽覺線索之間轉(zhuǎn)換注意力。他們發(fā)現(xiàn)，在這項(xiàng)任務(wù)中，老鼠會抑制其他無關(guān)的感覺輸入，從而專注于能給它們帶來回報(bào)的線索。
這一過程似乎起源于前額皮質(zhì)(PFC)，它對復(fù)雜的認(rèn)知行為（如計(jì)劃和決策）至關(guān)重要。研究人員還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)老鼠專注于聲音提示時(shí)，它們丘腦中處理視覺的部分受到抑制。然而，從前額皮質(zhì)到感覺丘腦之間并沒有直接的物理連接，所以目前還不清楚PFC是如何發(fā)揮這種控制作用的，Halassa說。
在這項(xiàng)新的研究中，研究人員再次訓(xùn)練老鼠在視覺和聽覺刺激之間轉(zhuǎn)換注意力，然后映射涉及到的大腦連接。他們首先通過系統(tǒng)地抑制每個(gè)目標(biāo)上的PFC投射終端來檢測對這項(xiàng)任務(wù)至關(guān)重要的PFC的輸出。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)老鼠專注于聽覺提示時(shí)，PFC與大腦紋狀體區(qū)域的連接對于抑制視覺輸入是必要的。
進(jìn)一步的映射顯示，紋狀體隨后將輸入信號發(fā)送到一個(gè)叫做蒼白球的區(qū)域，蒼白球是基底神經(jīng)節(jié)的一部分。然后基底神經(jīng)節(jié)抑制丘腦中處理視覺信息的部分的活動。
通過類似的實(shí)驗(yàn)設(shè)置，研究人員還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)平行回路，當(dāng)老鼠注意到視覺提示時(shí)，平行回路會抑制聽覺輸入。在這種情況下，這個(gè)回路通過與聲音（而非視覺）處理有關(guān)的紋狀體和丘腦。
Halassa說，這些發(fā)現(xiàn)提供了一些初步的證據(jù)，證明對計(jì)劃運(yùn)動至關(guān)重要的基底神經(jīng)節(jié)在控制注意力方面也發(fā)揮了作用。
“我們意識到，在這個(gè)層面上，PFC和感覺處理之間的聯(lián)系是通過基底神經(jīng)節(jié)來調(diào)節(jié)的，從這個(gè)意義上說，基底神經(jīng)節(jié)影響著感覺處理的控制，”他說?！拔覀儸F(xiàn)在非常清楚基底神經(jīng)節(jié)是如何參與純粹的與運(yùn)動準(zhǔn)備無關(guān)的注意力過程的。”
研究人員還發(fā)現(xiàn)，同樣的回路不僅用于在不同類型的感覺輸入(如視覺和聽覺刺激)之間進(jìn)行切換，而且還用于抑制同一感官內(nèi)分散注意力的輸入——例如，在專注于某個(gè)人的聲音時(shí)屏蔽背景噪音。
研究小組還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)老鼠們發(fā)現(xiàn)接下來的任務(wù)將面臨很多干擾時(shí)，它們的表現(xiàn)實(shí)際上會提高，因?yàn)樗鼈兝眠@個(gè)回路來集中注意力。
“這項(xiàng)研究使用了一系列神經(jīng)回路解剖技術(shù)，以識別一條連接前額皮質(zhì)、基底神經(jīng)節(jié)和丘腦網(wǎng)狀核的通路，該通路使小鼠大腦增強(qiáng)相關(guān)的感覺特征，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候抑制干擾。”哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院耳鼻喉科副教授Daniel Polley說，他沒有參與這項(xiàng)研究。“通過將復(fù)雜的感覺刺激在到達(dá)大腦皮層之前簡化到核心相關(guān)特征，我們的大腦皮層可以更有效地編碼感覺世界的基本特征?！?/p>
Halassa的實(shí)驗(yàn)室目前正在對老鼠進(jìn)行類似的實(shí)驗(yàn)，這些老鼠經(jīng)過基因改造后，其癥狀與自閉癥患者相似。Halassa說，自閉癥譜系障礙的一個(gè)共同特征是對噪音過敏，這可能是由于大腦回路的損傷造成的。他現(xiàn)在正在研究增加這個(gè)回路的活性是否可以降低對噪音的敏感度。
他說：“控制噪音一直是自閉癥患者的困擾?，F(xiàn)在，我們可以開始研究這條通路上的多個(gè)節(jié)點(diǎn)，從而試圖理解這一點(diǎn)?！?/p>
