發(fā)布日期：2019-03-28
大腦中被稱為下丘腦的部分很小，但很強(qiáng)大——它控制著對生存至關(guān)重要的基本行為和生理學(xué)。包括飲食、性和防御行為、睡眠，以及對體溫、體液平衡和身體對壓力的反應(yīng)等的生理控制。
3月25日，南加州大學(xué)多恩西夫分校（USC Dornsife）領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究成果發(fā)表在PNAS雜志上。該研究提供了第一個(gè)關(guān)于下丘腦內(nèi)部工作的全球網(wǎng)絡(luò)模型。我們知道，下丘腦是大腦中最關(guān)鍵的部分，它支持所有哺乳動(dòng)物、魚類、鳥類和許多其他動(dòng)物的生命。
這項(xiàng)研究是正在進(jìn)行的確定哺乳動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工作的一部分，科學(xué)家們稱之為“The Neurome Project”。
The Neurome Project
該項(xiàng)目是一項(xiàng)開創(chuàng)性的工作，旨在更好地了解宇宙中最復(fù)雜的生物結(jié)構(gòu)——大腦。目前，科學(xué)家們的工作重點(diǎn)是建立一個(gè)基于灰質(zhì)區(qū)域連接的哺乳動(dòng)物大腦模型。
他們希望將這個(gè)模型擴(kuò)展到包括整個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)和身體之間的連接（統(tǒng)稱為“neurome”）。這樣的成果，再結(jié)合不同類型腦細(xì)胞的網(wǎng)絡(luò)地圖，將徹底改變從心理學(xué)到醫(yī)學(xué)等眾多學(xué)科的研究。
具體來說，在最新的研究中，為了建立下丘腦的網(wǎng)絡(luò)模型，科學(xué)家們對65個(gè)已識(shí)別的下丘腦區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域進(jìn)行了嚴(yán)格的連接數(shù)據(jù)分析，這些數(shù)據(jù)涵蓋了40年的大腦研究。計(jì)算機(jī)對這些數(shù)據(jù)的分析顯示，大腦兩側(cè)下丘腦的65個(gè)區(qū)域組成了一個(gè)層次結(jié)構(gòu)。
在下丘腦兩側(cè)65個(gè)區(qū)域內(nèi)或之間的16770個(gè)可能連接中，其中有近8000個(gè)區(qū)域存在。“這表明，下丘腦有一個(gè)非常密切聯(lián)系的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，” Joel Hahn說道。他是USC Dornsife文理學(xué)院生物科學(xué)助理教授(研究)，也是這項(xiàng)研究的第一作者。
此外，連接最緊密的區(qū)域(或中心)位于與生理相關(guān)的控制網(wǎng)絡(luò)中。Hahn表示，這個(gè)組織表明，下丘腦可能會(huì)優(yōu)先考慮生理控制而不是行為控制。
“從生存的角度來看，這個(gè)組織是有意義的，因?yàn)樾袨槿Q于一個(gè)有能力的身體，”他說。
科學(xué)家們還探索了較低層次的子網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)了可能與多種疾病相關(guān)的新關(guān)聯(lián)，包括神經(jīng)退行性疾病，如阿爾茨海默氏癥(Alzheimer's disease)，以及影響一種或多種功能的行為障礙，而下丘腦在這些功能中扮演著核心角色。
最后，在建立模型的過程中，他們還發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)現(xiàn)象：下丘腦中神經(jīng)元信號的傳遞似乎受神經(jīng)元抑制的控制。
科學(xué)家們在分析抑制和興奮性(興奮性)神經(jīng)傳遞的遺傳標(biāo)記時(shí)發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。首先，他們繪制了一張下丘腦興奮和抑制的圖譜。然后，他們將地圖與新的網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了比較。
他們發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)抑制與下丘腦高度連接的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(中樞)聯(lián)系最為緊密。Hahn說，這表明，總的來說，下丘腦受到抑制，但隨時(shí)準(zhǔn)備采取行動(dòng)。他把它比作大壩后面的水，通過打開或關(guān)閉閘門釋放出來。
Hahn指出，“現(xiàn)在，通過這些努力，我們試圖開發(fā)更好的模型，以更清楚地了解大腦以及神經(jīng)系統(tǒng)。”
參考資料：
1）Untangling the brain's life-support network
2)THE NEUROME PROJECT
來源：生物探索
