研究人员研究控制大脑状态的机制
它可能很复杂，但概念就像电灯开关一样简单。
由两名哈佛大学校友领导的研究人员在幼虫的大脑中发现了一种类似的交换机制斑马鱼这在两个不同的激励状态之间翻了一遍大脑 - 一个高度聚焦的狩猎状态，另一个容易分散注意力的探索状态。
他们在期刊中详细说明的结果自然，可以开始揭示大脑如何在内部状态之间切换并协调这种全脑的转移，从而导致特定时间内动机、注意力和行为的巨大变化。
“一旦你在生活中有了不止一个(大脑必须解决的)目标，你就有了一场拔河比赛。你有冲突，”德鲁·罗布森博士说。2013年，他是论文的主要作者之一，曾在哈佛大学罗兰研究所(Harvard's Rowland Institute)工作，也是大部分研究的地点。“大脑必须有某种方式来决定现在谁是真正的负责人。此时此刻我应该优先考虑哪个目标?”
大脑如何长期以来一直是一个谜，因为它发生在大脑中的深处，在那里难以形象，特别是在诸如人类的复杂的动物中。这是斑马鱼的原因之一，斑马鱼成为脑研究人员的模型生物，如罗布森。幼虫斑马鱼，其大脑中有100,000个神经元和类似于人类的肢体系统，具有薄而透明的皮肤，允许科学家使用显微镜分析其神经活动。
在这项研究中，研究人员描述了使用追踪显微镜来精确定位埋藏在斑马鱼大脑深处的5 -羟色胺能神经元中枢，他们认为控制这类决策的开关就在那里。这个中枢位于斑马鱼的中缝背侧，这是位于大脑底部的一小簇神经元，延伸至大脑的大部分区域。这些神经元充当了斑马鱼动机状态的主调节器。
在斑马鱼中，研究人员研究的交换机机制爆炸了强大的信号，即研究人员认为促进某些行为和行动，同时抑制他人的一定的时间。
“通常，当你想到神经元如何互相交谈时，你有一个神经元，它是与其他神经元有选择性的联系。这不是这些细胞如何工作，”詹妮弗李，博士说。'13，另一个领先作者还有罗兰研究所的前院士。“当这些细胞火灾时，大脑中的几乎所有其他细胞都在倾听。它们不是一种从一个信息频道沟通到另一个信息频道的方法。他们发送一个广播到整个大脑的信号。”
这是有道理的，李说，因为这种类型的系统正是设置全球大脑状态所需的内容。她补充说，大脑自然地设定了一个计时器也很有趣。
当斑马鱼的首要任务是捕猎时，转换机制就会迅速发挥作用，使斑马鱼不仅成为更有动力的捕猎者，而且成为更有效的捕猎者，因为大脑中放大与捕猎有关的运动功能的细胞——比如做出高度精确的转弯——也得到了增强。这种状态大约持续5到8分钟，在图表中看起来像一个三角形。“它会飙升到非常高的水平，然后慢慢减弱，就像电池放电一样，”罗布森说。
在相反的状态下，当信号完全释放时，与狩猎有关的技能和欲望就会被抑制，而动物似乎更有兴趣探索周围环境并走更长的距离。在这种状态下，即使斑马鱼饿了，有了猎物，它通常也会对猎物漠不关心，表现出一套不同的内部优先级。事实上，研究人员报告说，当它试图在探索状态下捕猎时，这种鱼更有可能失败。
研究人员假设斑马鱼使这一交换机成为这种交换机，因为它平衡了两个竞争优先事项：吃东西而不是被吃掉。调查结果调用了可以保持且甚至控制的聚焦状态多长时间的问题。
“你不希望动物完美地专注于无限的时间，因为这不是动物在世界上有什么生存，”李说。“他们必须切换出那个国家，以便他们可以平衡他们生活中的所有目标。”
2017年罗兰研究所实验开始设计，研究人员领导了联合实验室，并在九月完成了他们将实验室迁移到德国的Max Planck生物网络内科研究所 - 是故意简单的。跟踪显微镜在舞台上沿着八次八倍的斑马鱼，在他们的身体尺寸超过八倍，而在没有中断的情况下捕猎50-80分钟。研究人员将猎物（Paramecia）放在同一个领域，然后看着斑马鱼做了什么。当他们分析神经数据时，它们会发现切换机制和动物行为之间的动态之间的联系。他们的驾驶问题是这种追捕或猎物行为是否是随机或更大的组织。
结果提出了关于大脑的不同区域收听和解释来自调节器的集线器的信号的问题。
“我们认为，基于本文的结果，是大脑的选择性部分响应广播信号而变得更加激活，但大脑中的其他细胞被相同的信号抑制。”罗森说。“所以即使您广播相同的消息，它的解释似乎如何在大脑中的不同细胞中变化很大。”
研究人员希望这些影响以及为什么在将来的研究中可以分析这种切换机制如何保存这种切换机制。在整个动物王国中存在血清on on on serotonergic细胞，从蠕虫到哺乳动物，有证据表明蠕虫可能具有脑状态开关的简化版本，以及包括人类的哺乳动物，更复杂的哺乳动物。虽然重大困难将全面录制深层地区脑就像中缝的背侧复杂的动物，研究人员希望他们的发现可用于识别和研究其他内部状态开关。
“总得有人去找他们，”李说。
进一步探索
这篇故事是由哈佛大瞪羚哈佛大学官方报纸。对于额外的大学新闻，访问Harvard.edu。
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