当我们试图完成一项任务时,我们会不断受到分散注意力的刺激的轰炸。他们是怎么做到的大脑过滤掉这些干扰,让我们专注于手头的任务?加州大学河滨分校(University of California, Riverside)的心理学家们有了一项发现,可能会找到答案。
他们在老鼠身上进行实验,找到了大脑中分散注意力的刺激被阻挡的精确位置。这种阻断会使大脑无法处理这些刺激,从而使注意力集中在特定的任务上。
Edward Zagha博士他和他的团队用目标和干扰物刺激训练老鼠进行感官探测任务。老鼠学会了对目标场中的快速刺激做出反应,而忽略相反干扰场中相同的刺激。该团队使用了一种新颖的成像技术,该技术允许在大脑皮层宽视野下实现高时空分辨率,以发现大脑中干扰刺激被阻断的位置,从而导致大脑皮层内没有进一步的信号传输,因此不会触发运动反应。
“我们在多个感觉和运动皮层区域观察到对目标刺激的反应,”扎格哈说研究今天发表于神经科学杂志.“相比之下,对干扰物刺激的反应突然被抑制在感觉皮层之外。”
大脑皮层是大脑的外层。它由折叠的灰质组成,在意识中起着重要作用。它是大脑最大的部分,有感觉区和运动区。它作为控制和信息处理中心,负责感觉、感知、记忆、注意力、语言和高级运动功能等功能。
“我们的发现可能对理解和治疗神经精神疾病有重要意义,比如注意力缺陷多动障碍和多动症。精神分裂症扎加博士说。“通过研究阻止分散注意力的刺激背后的机制,我们或许能够解开注意力和冲动控制背后的神经回路。”
Zagha博士解释说,虽然今天的科学家对行为和神经元了解很多,但他们对神经元群如何组织起来调解有意义的行为只有初步的了解。
他说:“一个主要的挑战是在动物执行目标导向任务时,以高时空分辨率记录它们的神经元活动。”“第二个主要挑战是使用正确的计算方法来分析神经元活动。”
Zagha博士强调,他们仍然不明白大脑中到底发生了什么,最终让我们专注于手头的任务,以及分心是如何被阻止的。
他说:“但现在我们确切地知道应该在大脑的哪个部位观察,我们将在未来继续研究这些问题。”“我们知道,当一个人非常容易分心时,他们的大脑皮层没有足够的信号来阻止分心刺激传播到工作记忆或引发行为反应。”这些过程——感觉信号的“看门人”——只允许那些与任务相关的信号通过。我们相信这个过程是由前额皮质精心策划的;这只是我们将要测试的众多可能性之一。”
Zagha博士的研究小组以随机顺序对老鼠胡须的两侧施加相同的触觉刺激。研究人员之所以关注胡须,是因为它们在灵敏度和探索能力方面与人类的指尖相似;它们的偏转激活了脑干通路。然后,研究人员训练老鼠,通过舔舐,只对一侧的触觉刺激做出反应,而忽略另一侧的相同刺激。Zagha和他的同事们使用了新培育的转基因小鼠,这些小鼠在皮质神经元中表达荧光钙传感器,使研究人员能够用照相机观察大脑活动,这有助于以比以前的研究更高的空间精度定位大脑活动过程。
Zagha说:“当老鼠故意忽略分散注意力的刺激时,我们现在可以看到分散注意力的刺激反应在哪里被阻止了。”“未来,我们想知道它是如何被屏蔽的。”
Zagha博士坚信,感觉选择和冲动控制背后的神经回路与注意力缺陷多动障碍和精神分裂症中受损的神经回路相同,从而导致冲动控制功能障碍。
他说:“我们对这些回路了解得越透彻,就越能设计出合理的、有针对性的治疗方法来改善这些疾病中的冲动性。”
研究小组惊讶地发现,干扰信息在大脑皮层被阻断的速度是如此之快。研究人员观察到,分心物刺激反应到达了新皮层的第一个中继,新皮层是大脑皮层中与早期感觉处理有关的部分,但却被阻止在整个皮层中进一步扩散。在未来的工作中,研究人员计划研究哪些特定的神经机制阻止了第一个皮层区域的传播。
扎格哈博士说:“我们发现的空间精度让我们有信心知道在未来的研究中应该从哪里寻找,以揭示干扰刺激是如何被阻挡的,从而使我们能够专注于手头的任务。”
他的团队还将专注于了解特定类型的神经元和所涉及的神经通路的作用,这些回路如何在神经精神疾病中被破坏,以及如何调节神经系统以改善人类疾病中的注意力分散。
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