惊！少量神经元竟能塑造大脑注意力状态

是什么让大脑从高度集中状态转变为高度警觉状态？日内瓦大学（UNIGE）的神经科学家与苏黎世联邦理工学院合作进行的一项研究表明，一个称为蓝斑（LC）的大脑区域和神经递质去甲肾上腺素充当指挥者，根据当下的精神需求重新组织大脑功能。

这项发表于《自然神经科学》的研究表明蓝斑被触发的方式使我们能够从一种集中状态切换到另一种集中状态。这一发现或许会改变优秀运动员为实现目标而进行训练的方式。

运动员如何获得在其所属项目中成功所需的非凡精神清晰度和精确度？答案在于大脑非凡的专注能力，消除干扰，专注于一项任务。

这种现象，通常被描述为“进入状态”，不仅对运动员，而且对任何面临具有挑战性任务的人——不管是参加考试，还是掌握一种乐器——都是一项关键技能。然而，有时这些人也需要充分了解他们的环境，特别是在发现潜在危险时。

在此次研究中，来自日内瓦大学和苏黎世联邦理工学院的神经科学家研究了是什么让大脑在高度专注和高度警觉之间转换。研究小组将关注点放在蓝斑（LC）上，这是脑干中的一个小区域，会产生去甲肾上腺素，一种参与调节觉醒的神经递质。

“它体积小且位置处于大脑深处，从一开始就极具挑战性，这导致在人类身上难以进行观察，并且无法加以操控。由于这些原因，我们转向了老鼠，那里的 LC 只有大约 3000 个神经元，但这些神经元仍然可以对构成老鼠大脑的 7500 万个神经元产生重大影响，”作为日内瓦大学医学院精神病学系和基础神经科学系的助理教授、也是该研究的发起人，瓦莱里奥·泽尔比解释道。

为了攻克这一难题，他的团队和苏黎世联邦理工学院约翰内斯·博哈切克的实验室展开合作。通过使用光遗传学等先进技术人工操纵 LC 神经元，并使用光度法测量去甲肾上腺素的释放，研究人员能够探索 LC 的功能。

功能性磁共振成像（fMRI）首次为 LC 刺激如何影响不同区域的大脑活动提供了实证证据，揭示了 LC 在动态调节注意力和专注力方面所起的作用。

神经科学家发现，以每秒三次的频率连续触发 LC，也就是所谓的“紧张性”活动，与在短时间内触发相同频率，即所谓的“爆发”活动，所产生的结果是不同的。

“当 LC 以爆发的方式被触发时，会释放出更多的去甲肾上腺素，大脑的感觉功能会得到优先考虑。这种感觉大脑模式能让小鼠对周围环境更加警觉，”泽尔比解释道。

相反，当蓝斑处于适度紧张的触发模式时，蓝斑释放的去甲肾上腺素较少，前额叶皮层和海马体等大脑区域被激活。这两个结构因处理信息而闻名，有助于进行反思和高度集中注意力。

“虽然尖端设备和细致的训练无疑是其中的一部分，但顶级运动员的秘诀很可能在于他们对蓝斑的掌控。通过精细地调整其活动，他们可以在高度专注和广泛意识的状态之间切换，在最为关键的时刻达到最佳表现，”泽尔比总结道。

此外，由于这项研究的发现，脑成像能够帮助运动员更好地利用其蓝斑，特别是通过使用神经反馈方法，这是一种使用设备实时监测大脑活动，使一个人能够根据视觉反馈进行调节的技术。