注意力新的神经调控机制，为治疗疾病提供思路 | 前沿-凯发k8一触即发

► 注意力涣散成为家长、老师的心头病，它背后的神经机制很多人似乎还不清楚，图片来自dzhingarov.com

撰文 | 谭志兵

责编 | 叶水送

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注意力和我们的日常生活息息相关，大至工作、学习，小至说话、阅读，都需要注意力的参与。注意力涣散已经成为当代人面临的棘手问题，你肯定有过不断被手机提示所吸引的经历，抑或在做别的事情时不由自主的反复查看手机，这些都是注意力不集中的具体表现。

根据信号起始来源的不同，注意力分为自下而上注意力（bottom-up attention）和自上而下注意力（top-down attention）。

自下而上注意力由外界信号所驱动，例如突如其来的声音，刺眼的光亮和异常的气味等等。从进化角度看，自下而上注意力有助于对危险情况作出快速反应，从而躲避风险。一般认为其依赖于感觉信号传导通路，丘脑的中介以及最终前额叶的参与。

自上而下注意力则依赖于自主意识，发生于日常生活的方方面面，例如人们在嘈杂的社交场合可以同特定人进行交谈而屏蔽掉其他人说话的内容，对某一问题的持续学习和思考等等。

►梅林实验室揭示自上而下注意力的调控机制，相关研究发在neuron杂志上。

前额叶被认为是自上而下注意力产生的主要脑区，新近的研究提示皮层下核团也参与自上而下注意力的调控，但是具体通过何种机制目前研究甚少。美国克利夫兰凯斯西储大学医学院的梅林实验室利用在体电生理技术研究自上而下注意功能的机制。相关研究发表在最新一期的neuron杂志上。

这项研究的第一作者谭志兵研究员训练小鼠完成五种选择时间序列反应任务的行为范式，在测试中小鼠需要注意随机出现的短时间光信号提示（cue, 0.8 s），做出正确的选择以获得食物奖励。

为了研究海马和前额叶在自上而下注意功能中的作用，他们用多通道电极记录这两个脑区的神经活动，谭志兵和博士研究生heath robinson发现，当小鼠做出正确选择的时候，海马同前额叶的同步化增强；相反则同步化降低。这一结果表明除前额叶之外海马也参与了自上而下注意力的产生和调控，两个脑区的协同作用使得注意力保持在较高的水平。

有趣的是，他们还发现erbb4受体敲除小鼠与同窝野生型小鼠相比，具有较低的海马-前额叶同步化水平和受损的自上而下注意力，表明nrg1/erbb4活动参与了对这两者的调控。由于之前的研究已经表明erbb4敲除小鼠不但缺乏nrg1/erbb4信号依赖的gaba突触传递，同时也表现出一定程度的发育不全。

为了研究是什么原因导致erbb4敲除小鼠的注意力受损，梅林实验室使用了一种化学-基因偶联的策略，具体为在erbb4受体的atp结合位点人为制造一个点突变，这一策略使得研究人员可以可逆的、时空特异性的抑制erbb4的功能。

通过这一策略，他们发现特异性的抑制海马erbb4的活性同时降低了小鼠的注意力和海马同前额叶的同步化；而抑制前额叶的erbb4活性只是降低了小鼠的注意力，对海马同前额叶的同步化没有显著影响。

这些结果表明了海马-前额叶同步化在注意力调控中的重要作用，也说明erbb4在海马和前额叶中对注意力的调控使用的机制不同。最后，梅林实验室的研究人员利用光遗传学技术进一步验证了表达erbb4的中间神经元在调控海马-前额叶同步化和注意力中的作用，从而进一步确认了海马-前额叶同步化和注意力的偶联关系。

这一成果对于我们理解注意力产生和调控的机制具有重要意义。注意力缺失常见于各种神经精神疾病，例如小孩多动症（adhd）、精神分裂症、抑郁症等等。了解注意力产生的机制将为治疗这些疾病提供新的思路。

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tan zb et al. dynamic erbb4 activity inhippocampal-prefrontal synchrony and top-down attention in rodents. 2018.neuron.doi:10.1016/j.neuron.2018.03.018.