焦慮、成癮和其他精神疾病的特征通常是科學(xué)家稱之為興奮的強(qiáng)烈狀態(tài)：心跳加速、血壓讀數(shù)上升、呼吸變短以及做出“糟糕”的決定。為了了解這些狀態(tài)如何影響大腦的決策過程，西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們分析了先前對(duì)非人類靈長類動(dòng)物進(jìn)行的研究的數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)大腦的兩個(gè)決策中心包含可能專門監(jiān)測身體內(nèi)部動(dòng)態(tài)的神經(jīng)元。此外，通過將一些決策神經(jīng)元轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部狀態(tài)監(jiān)視器，高度的喚醒狀態(tài)似乎重新連接了一個(gè)中心。
“我們的研究結(jié)果表明，大腦的決策電路可能會(huì)連接到不斷監(jiān)控和整合身體內(nèi)部發(fā)生的事情。因此，我們喚醒水平的變化可以改變這些電路的工作方式，”彼得說Rudebeck 博士，西奈山納什家族神經(jīng)科學(xué)和弗里德曼腦研究所副教授，該研究的資深作者發(fā)表在PNAS (美國國家科學(xué)院院刊)上�！拔覀兿Ｍ@些結(jié)果將幫助研究人員更好地了解導(dǎo)致多種精神疾病的大腦區(qū)域和基本細(xì)胞過程。”
該研究由 Rudebeck 博士實(shí)驗(yàn)室的講師 Atsushi Fujimoto 醫(yī)學(xué)博士領(lǐng)導(dǎo)，他曾研究過大腦如何控制冒險(xiǎn)行為。
多年來，科學(xué)家們將喚醒和決策績效之間的關(guān)系描述為“U 形曲線”�；旧希稽c(diǎn)點(diǎn)的喚醒——比如喝完一杯咖啡后的體驗(yàn)——可能會(huì)產(chǎn)生最佳表現(xiàn)。但是過多或過少的喚醒都會(huì)增加大腦做出緩慢或錯(cuò)誤決定的機(jī)會(huì)。
這項(xiàng)研究的初步結(jié)果支持了這一想法。研究人員分析了之前一組實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，這些實(shí)驗(yàn)測試了三只恒河猴在接受兩種獎(jiǎng)勵(lì)之間做出決定的能力：大量美味果汁或少量果汁。Rudebeck 博士在美國國家心理健康研究所擔(dān)任博士后研究員期間進(jìn)行了這些實(shí)驗(yàn)。正如預(yù)期的那樣，猴子一直選擇喝更多的果汁，平均而言，當(dāng)他們的心跳加快時(shí)，他們做出這個(gè)決定的速度也會(huì)更快，這支持了興奮狀態(tài)可以促進(jìn)更好表現(xiàn)的觀點(diǎn)。
接下來，研究人員分析了從稱為眶額皮質(zhì)和背側(cè)前扣帶回皮質(zhì)的兩個(gè)大腦決策中心的神經(jīng)元記錄的電活動(dòng)。
他們發(fā)現(xiàn)，任一區(qū)域中約六分之一的神經(jīng)元活動(dòng)與心率波動(dòng)相關(guān)。換句話說，如果動(dòng)物的心率發(fā)生變化，那么這些細(xì)胞的活動(dòng)也會(huì)通過加速或減速而改變。這項(xiàng)活動(dòng)似乎不受關(guān)于猴子收到的不同獎(jiǎng)勵(lì)的決定的影響。同時(shí)，每個(gè)區(qū)域剩余細(xì)胞的活動(dòng)似乎主要參與決策過程。
“大腦掃描研究表明，身體喚醒會(huì)改變這些決策中心的活動(dòng)。我們的結(jié)果既在細(xì)胞水平上支持這一觀點(diǎn)，也表明一些這些神經(jīng)元的唯一工作是跟蹤身體的內(nèi)部或內(nèi)感受狀態(tài)，”藤本博士說�！拔覀兊南乱粋�(gè)問題是：'在患有焦慮、成癮和其他精神疾病的患者身上看到的高度覺醒狀態(tài)類型中可能會(huì)發(fā)生什么?'”
為了回答這個(gè)問題，研究人員分析了每只動(dòng)物的大腦情緒中心杏仁核被手術(shù)關(guān)閉后獲得的數(shù)據(jù)。這使心率每分鐘最多提高 15 次�，F(xiàn)在，在這種更高的喚醒狀態(tài)下，動(dòng)物的心跳得越快，它們選擇獎(jiǎng)勵(lì)的速度就越慢。這表明當(dāng)動(dòng)物的喚醒狀態(tài)升高時(shí)，它實(shí)際上阻礙了決策過程。
當(dāng)團(tuán)隊(duì)查看神經(jīng)活動(dòng)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)了更有趣的事情。高度的喚醒狀態(tài)似乎改變了神經(jīng)元在決策過程中所扮演的角色。在兩個(gè)大腦中心，研究人員都看到了參與決策過程的神經(jīng)元數(shù)量減少的證據(jù)。此外，在背側(cè)前扣帶回皮層中，似乎跟蹤內(nèi)部狀態(tài)的神經(jīng)元數(shù)量略有增加。這改變了該區(qū)域所代表的信息平衡，就好像決策的神經(jīng)信號(hào)被喚醒“劫持”了。
“雖然不是確定的，但我們的結(jié)果表明，高度的喚醒狀態(tài)會(huì)降低并控制大腦中的決策回路，”魯?shù)仑惪瞬┦空f�！拔覀冇�(jì)劃繼續(xù)研究喚醒如何影響更高的大腦功能以及這如何導(dǎo)致精神疾病。
