揭示大腦的感覺門控系統！

【資料簡介】

許多自閉癥患者都有感覺過敏、注意力缺陷和睡眠紊亂的癥狀。與這些癥狀有關的一個大腦區域是丘腦網狀核(TRN)，它被認為是流入皮質的感覺信息的守門人。

來自麻省理工學院、麻省理工學院和哈佛大學的布羅德研究所的一組研究人員現在已經繪制出了TRN的詳細圖譜，揭示了該區域包含兩個不同的具有不同功能的神經元子網絡。該研究小組的負責人之一Guoping Feng說，這些發現可能為研究人員設計藥物提供更具體的目標，從而減輕自閉癥的一些感覺、睡眠和注意力癥狀。

"我們的想法是，你可以非常明確地針對一組神經元，而不影響整個大腦和其他認知功能，"馮教授說道，他是麻省理工學院神經科學的James w和Patricia Poitras教授，也是麻省理工學院麥戈文大腦研究所的成員。

不同的亞群

當來自眼睛、耳朵或其他感覺器官的感覺輸入進入我們的大腦時，它入丘腦，然后再傳遞到大腦皮層進行更高層次的處理。這些丘腦-皮質回路的損傷會導致注意力缺陷、對噪音和其他刺激過敏以及睡眠問題。

控制丘腦和皮質之間信息流動的主要途徑之一是TRN，它負責屏蔽令人分心的感官輸入。2016年，馮教授和麻省理工學院助理教授Michael Halassa發現，一種名為Ptchd1的基因的丟失會顯著影響TRN的功能。對于男孩來說，丟失這種攜帶在X染色體上的基因會導致注意力缺陷、多動癥、攻擊性、智力障礙和自閉癥譜系障礙。在該研究中，研究人員發現，當小鼠體內的Ptchd1基因被敲除后，小鼠表現出許多與人類患者相同的行為缺陷。當TRN基因被敲除時，小鼠只表現出多動癥、注意力缺陷和睡眠中斷，這表明TRN是導致這些癥狀的原因。

在這項新的研究中，研究人員試圖了解更多關于TRN中發現的特定類型的神經元，希望找到治療多動癥和注意力缺陷的新方法。目前，治療這些癥狀常用的是(Ritalin)等藥物，這些藥物對大腦有廣泛的影響。

 

研究人員的目標是找到一些特定的方法來調節丘腦-皮質輸出的功能，并將其與神經發育障礙起來。他們決定嘗試使用單細胞技術來解剖細胞的類型以及表達的基因。以確定是否有特定的基因可以作為藥物靶標？

 

為了探索這種可能性，研究人員對TRN神經元中發現的信使RNA分子進行了測序，揭示了在這些細胞中表達的基因。這使得他們能夠識別出數百個基因，這些基因可以根據細胞表達這些特定基因的強烈程度，將細胞分化成兩個亞群。

 

他們發現，其中一個細胞群位于TRN的核心，而其他細胞在核心周圍形成一層非常薄的層。研究人員發現，這兩類細胞還與丘腦的不同部位形成。基于這些，研究人員假設，核心細胞參與將感覺信息傳遞到大腦皮層，而外層細胞似乎幫助協調通過視覺和聽覺等不同感官傳入的信息。

 

可用藥的靶標

 

研究人員現在計劃研究這兩種神經元可能在各種神經系統癥狀中扮演的不同角色，包括注意力缺陷、過敏和睡眠中斷。利用基因和光基因技術，他們希望確定激活或抑制不同TRN細胞類型或細胞中表達的基因的效果。

這可以幫助研究人員在未來真正開發出具有調節不同功能的特定藥物靶點。丘腦-皮質回路控制著許多不同的東西，比如感覺感知、睡眠、注意力和認知能力，這些可能會更有針對性。

 

研究人員說，這種方法也可以用于治療注意力或過敏癥，即使它們不是由TRN功能缺陷引起的。

 

TRN是一個目標，如果你增強它的功能，你可能能夠糾正由丘腦-皮質回路損傷引起的問題。研究人員表示他們距離開發出任何治療方法還有很長的距離，但潛力是他們不僅可以利用單細胞技術理解大腦如何組織本身，而且也可以知道如何隔離大腦功能，允許科學家識別調節特定功能的更具體的目標