物理科技生物学-PHYICA

大脑如何帮助我们集中注意力

医学研究 2023-02-04 11:32:43

我们如何从注意力不集中的状态转变为注意力最集中的状态?马克斯·普朗克人类发展研究所和南加州大学的科学家开发了一个新的框架,描述了蓝斑在需要注意的情况下调节我们大脑对相关信息的敏感性的方式

信用:Unsplash上的Anubhav Saxena 我们如何从注意力不集中的状态转移到最高注意力的状态?蓝斑,字面意思是“蓝点”,是大脑底部的一个微小细胞群

作为神经递质去甲肾上腺素的主要来源,它帮助我们控制注意力

综合动物和人类研究的证据,马克斯·普朗克人类发展研究所和南加州大学的科学家现在开发了一个新的框架,描述了在需要注意的情况下,蓝点如何调节我们大脑对相关信息的敏感性

他们的发现发表在《认知科学趋势》杂志的一篇观点文章中

我们的注意力起伏不定

有时,我们会分心,事情会随着我们的意识而溜走,而在其他时候,我们很容易专注于重要的事情

想象你在工作一天后走回家;也许你正在脑海中准备一份要为晚餐购买的食品杂货清单——你正处于一种漫不经心的状态

然而,当一辆你没有注意到的汽车突然鸣笛时,你很容易就能转移你的注意力,对这种新情况做出反应

但是大脑是如何从注意力不集中的状态转变为注意力集中的状态的呢? 在注意力不集中的状态下,我们的大脑受神经活动缓慢而有节奏的波动控制

特别是,频率在10赫兹左右的神经节律,称为α振荡,被认为抑制了注意力不集中时对感觉输入的主动处理

因此,阿尔法振荡可以理解为调节我们大脑对外部信息敏感度的过滤器

马克斯·普朗克人类发展研究所寿命心理学中心的高级科学家马库斯·沃克尔-伯格纳是这篇观点文章的合著者,他说:“虽然阿尔法振荡的盛衰和注意力之间的联系已经建立了一段时间,但关于是什么让这些有节奏的放电模式来来去去,人们知之甚少。”

为了探索这个问题,研究人员将注意力集中在蓝斑(蓝斑)上,蓝斑是一种位于脑干中的微小细胞结构,隐藏在大脑皮层的深处

这个细胞群只有大约15毫米大小,但是它通过一个范围广泛的神经纤维网络连接到大脑的大部分

蓝点由神经元组成,神经元是神经递质去甲肾上腺素的主要来源

通过调节神经交流,去甲肾上腺素有助于控制压力、记忆和注意力

“由于其体积小且位于脑干深处,以前几乎不可能在活体中非侵入性地研究去甲肾上腺素能核

幸运的是,在过去的几年里,动物研究表明瞳孔大小的波动与蓝点的活动有关

因此,我们的眼睛可以被视为大脑区域的一扇窗户,而这一区域长期以来似乎是无法进入的,”马拉·马瑟说,他是南加州大学老年学教授,也是这篇观点文章的合著者

为了研究蓝点的去甲肾上腺素是否是调节α振荡的一个因素,研究人员结合了瞳孔大小和神经振荡的记录,同时参与者解决了一项要求很高的注意力任务

正如所料,在瞳孔较大的时刻,表明去甲肾上腺素能活性较高,α振荡消失

此外,表现出更强的瞳孔和阿尔法反应的参与者更擅长解决注意力任务

这些发现发表在2020年《神经科学杂志》的一篇文章中,表明通过调节α振荡,蓝点可以帮助我们集中注意力

在这项研究中仍然没有答案的是去甲肾上腺素如何影响α振荡

为了解决这个问题,作者还转向了以前的动物研究,这些研究直接记录了丘脑神经元的神经活动,丘脑是大脑中部的一个区域,起着α节律起搏器的作用

重要的是,这些神经元在静止状态下的节律性放电引起了注意力不集中状态下的皮质α振荡

然而,向这些神经元中加入去甲肾上腺素会破坏它们的节律性

“通过综合研究结果,我们能够描述去甲肾上腺素和丘脑如何相互作用来控制α节律活动

我们认为,蓝点的去甲肾上腺素通过抑制丘脑中的α发生器来调节我们大脑处理相关信息的敏感性,”马丁·达尔说,他是马克斯·普朗克人类发展研究所寿命心理学中心的博士后研究员,也是南加州大学的意见文章的第一作者

因此,在需要突然转移注意力的情况下,去甲肾上腺素的激增有助于我们重新集中注意力,并迅速避开驶来的汽车

进一步的长期研究评估了同一参与者的蓝斑和丘脑,可能能够揭示注意力的神经机制及其在衰老和疾病中的下降

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