这个大脑回路可以解释波动的感觉和自闭症
大脑皮层通过复杂的神经连接网络处理感觉信息。 如何调制这些信号以完善感知？ 日内瓦大学 （UNIGE） 的一个团队已经确定了一种机制，通过该机制，某些丘脑投射瞄准神经元并改变其兴奋性。 这项工作发表在自然通讯，揭示了大脑的两个区域（丘脑和体感皮层）之间一种以前未知的交流形式。 这可以解释为什么相同的感官刺激并不总是能引起相同的感觉，并为理解某些精神障碍开辟了新的途径。 相同的感觉刺激有时可以清晰地感知到，而在其他感觉刺激时则保持模糊。 这种现象可以用大脑整合刺激的方式来解释。 例如，触摸我们视野之外的物体可能足以识别它......或者不是。 这些感知变化仍然知之甚少，但可能取决于以下因素注意力或其他刺激的破坏性存在。 根据神经科学家的说法，可以肯定的是，当我们触摸某物时，来自皮肤受体的感觉信号会被一个称为体感皮层的特殊区域解释。 在到达它的途中，信号会穿过复杂的神经元网络，包括大脑中称为丘脑的关键结构，它充当中继站。 然而，这个过程不是单向的。 很大一部分丘脑还接收来自皮层的反馈，形成一个相互交流的循环。 但这种反馈循环的确切作用和功能仍不清楚。 它能否在我们感知感官信息方面发挥积极作用？ 一种新的调节途径 为了探索这个问题，UNIGE 的神经科学家研究了体感皮层锥体神经元顶部的一个区域，该区域富含树突 - 从其他神经元接收电信号的延伸。 “金字塔形神经元的形状相当奇怪。 它们在形状和功能上都是不对称的。 神经元顶部发生的事情与底部发生的事情不同，“UNIGE 医学院基础神经科学系 （NEUFO） 和 Synapsy 心理健康神经科学研究中心的正教授、该研究的主任 Anthony Holtmaat 解释道。 他的团队专注于一种途径，其中小鼠锥体神经元的顶部接收来自丘脑的特定部分。 通过刺激动物的胡须（相当于人类的触摸），揭示了这些投射与锥体神经元树突之间的精确对话。 “与已知可以激活锥体神经元的常规丘脑投射不同，值得注意的是，丘脑提供反馈的部分会调节它们的活动，特别是通过使它们对刺激更加敏感，”NEUFO 高级研究员兼合著者 Ronan Chéreau 说研究的。 一个意想不到的受体 使用尖端技术——成像、光遗传学、药理学，尤其是电生理学——研究小组能够记录树突等微小结构的电活动。 这些方法有助于阐明这种调节在突触水平上的工作原理。 通常，神经递质谷氨酸充当激活信号。 它通过触发下一个电反应来帮助神经元传递感觉信息神经元。 在这种新发现的机制中，丘脑投射释放的谷氨酸与位于皮质锥体神经元特定区域的替代受体结合。 这种相互作用不是直接激发神经元，而是改变其反应状态，有效地为未来的感觉输入做好准备。 然后神经元变得更容易被激活，就好像它被调节以更好地响应未来的感觉刺激一样。 “这是一个以前未知的调制途径。 通常，锥体神经元的调节是通过兴奋性和抑制性神经元之间的平衡来确保的，而不是通过这种类型的机制来保证的，“Ronan Chéreau 解释道。 对感知和障碍的影响 通过证明体感皮层和丘脑之间的特定反馈回路可以调节皮质神经元的兴奋性，该研究表明丘脑通路不仅传递感觉信号，而且还充当皮质活动的选择性放大器。 “换句话说，我们对触摸的感知不仅受到传入的感觉数据的影响，还受到丘脑皮质网络内的动态相互作用的影响，”安东尼·霍尔特马特补充道。 当感觉阈值发生变化时，这种机制还有助于理解在睡眠或清醒状态下观察到的感知灵活性。 它的改变也可能在某些病理中发挥作用，例如自闭症谱系障碍。