参与认知灵活性的神经元进行远距离通信

为了适应环境的感知变化，大脑不断更新前额叶皮层神经回路的活动，前额叶皮层是一个涉及注意力、预期和决策的区域。但直到现在，研究人员还不知道是什么机制导致了这些修饰——这些修饰对于啮齿动物、灵长类动物和人类的生存至关重要。

“通过研究这种令人着迷的能力，我们在前额皮质中发现了一种特定类型的神经元连接，这有助于更新我们对世界的表征——更重要的是，它的规则，”“细胞生理学”研究人员凯瑟琳·乔(Kathleen Cho)解释道。巴黎大脑研究所的皮质微电路团队。多亏了它，我们才不会坚持使用不适当的策略来实现目标。例如，一次又一次地输入过期的代码来解锁门。”

这种新发现的连接是由抑制性神经元形成的，抑制性神经元是一类能够抑制其他神经元活动的神经细胞。研究人员认为这些抑制性神经元将电和化学信息传输到其附近的区域。但在探索它们如何在小鼠身上发挥作用时，加州大学的凯瑟琳·乔和她的同事有了一个重要的发现。研究人员说：“我们观察到，抑制性神经元的一个亚类，即表达小白蛋白的中间神经元，可以与距离它们很远的神经元进行交流，位于前额皮质的另一半球。”

远距离关系的秘密

为了更好地了解这些中间神经元的确切功能，研究小组在一项巧妙的测试中观察了它们在小鼠体内的活动。研究人员向这些动物展示了藏有食物的碗。起初，容器中大蒜或沙子的存在表明了奖励的精确位置。然后，这条线索被另一条线索取代，迫使老鼠识别并利用新规则来挖掘食物。

然而，当通过光遗传学技术使一组啮齿动物中著名的长距离抑制性神经元连接失活时，事实证明它们无法适应变化。他们继续在发现沙子或大蒜气味的地方寻找食物。在某种程度上，老鼠们陷入了他们的旧习惯......

研究人员还表明，长距离抑制连接同步了前额叶皮层两个半球之间高频神经元电活动(伽马振荡)的变化。“这种同步与一个特定事件相关：老鼠意识到规则不再有效的那一刻，”Cho 说。

令人惊讶的是，这种同步的影响会随着时间的推移而持续存在。表达小白蛋白的中间神经元被停用的小鼠在几天内仍无法整合新规则。随后，伽玛同步的人工刺激弥补了这种缺陷，并完全恢复了它们的适应能力。

稍微缺乏灵活性

先前的研究表明，许多精神分裂症患者的前额皮质伽马波同步性较差，并且抑制性神经元存在异常。这种精神疾病导致很难适应变化——双相情感障碍或自闭症谱系障碍也出现这种症状。

需要进一步的研究来确定功能失调的抑制性神经元连接在这些疾病中可能发挥什么作用。研究人员补充道：“我们并不确切知道前额皮质中的哪些细胞通过这些长距离连接接收信息。” 我们也不知道神经元活动的长期变化涉及哪些分子机制”。回答这些问题可以帮助我们了解大脑在什么条件下放弃保留某些信息……并接受新奇事物。

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