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想象一下，在一个喧闹的聚会上，你试图专注于一个朋友的声音；当你阅读时，你试图屏蔽坐在你旁边的人打电话的声音。这两项任务都需要你的大脑以某种方式抑制分散注意力的信号，这样你就可以专注于你想听到的目标声音。 麻省理工学院的神经科学家们现在发现的一种大脑回路可以帮助我们做到这一点。他们识别出的回路由前额皮质控制，可以过滤掉不必要的背景噪音或其他分散注意力的感官刺激。当这个回路接通时，前额皮质会选择性地抑制流入丘脑的感觉输入，而丘脑是大多数感觉信息进入大脑的地方。  麻省理工学院麦戈文脑科学研究所成员、该研究的资深作者、大脑与认知科学助理教授MichaelHalassa表示：“这是一种以目标导向的方式清除所有输入信号的基本操作。” 研究人员现在正在探索这个回路的损伤是否与自闭症患者对噪音和其他刺激的超敏反应有关。 麻省理工学院博士后Miho Nakajima是这篇发表在6月12日《神经元》(Neuron)杂志上的论文的主要作者。研究科学家L. Ian Schmitt也是这篇论文的作者之一。 我们的大脑不断受到感官信息的轰炸，而我们能够自动地忽略大部分信息。其他干扰性更强的信息，比如邻座的电话交谈，则需要我们有意识地抑制。 在2015年的一篇论文中，Halassa和同事们探索了如何在不同类型的感觉输入之间有意识地转移注意力，方法是训练老鼠在视觉和听觉线索之间转换注意力。他们发现，在这项任务中，老鼠会抑制其他无关的感觉输入，从而专注于能给它们带来回报的线索。 这一过程似乎起源于前额皮质(PFC)，它对复杂的认知行为（如计划和决策）至关重要。研究人员还发现，当老鼠专注于声音提示时，它们丘脑中处理视觉的部分受到抑制。然而，从前额皮质到感觉丘脑之间并没有直接的物理连接，所以目前还不清楚PFC是如何发挥这种控制作用的，Halassa说。 在这项新的研究中，研究人员再次训练老鼠在视觉和听觉刺激之间转换注意力，然后映射涉及到的大脑连接。他们首先通过系统地抑制每个目标上的PFC投射终端来检测对这项任务至关重要的PFC的输出。他们发现，当老鼠专注于听觉提示时，PFC与大脑纹状体区域的连接对于抑制视觉输入是必要的。 进一步的映射显示，纹状体随后将输入信号发送到一个叫做苍白球的区域，苍白球是基底神经节的一部分。然后基底神经节抑制丘脑中处理视觉信息的部分的活动。 通过类似的实验设置，研究人员还发现了一个平行回路，当老鼠注意到视觉提示时，平行回路会抑制听觉输入。在这种情况下，这个回路通过与声音（而非视觉）处理有关的纹状体和丘脑。  Halassa说，这些发现提供了一些初步的证据，证明对计划运动至关重要的基底神经节在控制注意力方面也发挥了作用。 “我们意识到，在这个层面上，PFC和感觉处理之间的联系是通过基底神经节来调节的，从这个意义上说，基底神经节影响着感觉处理的控制，”他说。“我们现在非常清楚基底神经节是如何参与纯粹的与运动准备无关的注意力过程的。” 研究人员还发现，同样的回路不仅用于在不同类型的感觉输入(如视觉和听觉刺激)之间进行切换，而且还用于抑制同一感官内分散注意力的输入——例如，在专注于某个人的声音时屏蔽背景噪音。 研究小组还发现，当老鼠们发现接下来的任务将面临很多干扰时，它们的表现实际上会提高，因为它们利用这个回路来集中注意力。 “这项研究使用了一系列神经回路解剖技术，以识别一条连接前额皮质、基底神经节和丘脑网状核的通路，该通路使小鼠大脑增强相关的感觉特征，并在适当的时候抑制干扰。”哈佛大学医学院耳鼻喉科副教授Daniel Polley说，他没有参与这项研究。“通过将复杂的感觉刺激在到达大脑皮层之前简化到核心相关特征，我们的大脑皮层可以更有效地编码感觉世界的基本特征。” Halassa的实验室目前正在对老鼠进行类似的实验，这些老鼠经过基因改造后，其症状与自闭症患者相似。Halassa说，自闭症谱系障碍的一个共同特征是对噪音过敏，这可能是由于大脑回路的损伤造成的。他现在正在研究增加这个回路的活性是否可以降低对噪音的敏感度。 他说：“控制噪音一直是自闭症患者的困扰。现在，我们可以开始研究这条通路上的多个节点，从而试图理解这一点。” |
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