下丘腦雖然很小，但功能很強(qiáng)大，是大腦中最關(guān)鍵的部分——它控制著對所有哺乳動(dòng)物、魚類、鳥類和許多其他動(dòng)物的生存至關(guān)重要的基本行為和生理，比如飲食、性和防御行為，此外，它還能夠?qū)w溫、體液平衡和應(yīng)激反應(yīng)等進(jìn)行生理控制。

3月25日，美國南加州大學(xué)發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上的一項(xiàng)研究基于一張非常詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)地圖，提供了首個(gè)關(guān)于下丘腦內(nèi)部活動(dòng)的全腦網(wǎng)絡(luò)模型。

這項(xiàng)研究是“Neurome項(xiàng)目”的一部分，該項(xiàng)目是一項(xiàng)開創(chuàng)性的工作，致力于確定哺乳動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組織，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)家們正在建立一個(gè)基于灰質(zhì)區(qū)域連接的哺乳動(dòng)物大腦模型。

最終，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”。這樣的成就，再加上針對不同類型腦細(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。

為了建立下丘腦的網(wǎng)絡(luò)模型，科學(xué)家們對65個(gè)下丘腦區(qū)域的連接數(shù)據(jù)進(jìn)行了嚴(yán)格的分析，這些數(shù)據(jù)涵蓋了40年的大腦研究成果。計(jì)算機(jī)對這些數(shù)據(jù)的分析顯示，大腦每一側(cè)下丘腦的65個(gè)區(qū)域的子網(wǎng)絡(luò)組成了一個(gè)分層結(jié)構(gòu)。

在下丘腦每側(cè)65個(gè)區(qū)域之內(nèi)或之間的16770個(gè)可能連接中，研究人員整理的數(shù)據(jù)集顯示，其中有近8000個(gè)區(qū)域確實(shí)存在?！斑@表明下丘腦有一個(gè)高度連接的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，”Joel Hahn說，他是南加州大學(xué)文理學(xué)院的生物科學(xué)助理教授，也是這項(xiàng)研究的第一作者。

計(jì)算機(jī)對該網(wǎng)絡(luò)的分析還表明，大腦兩側(cè)的兩個(gè)高級子網(wǎng)絡(luò)與控制行為或身體生理顯著相關(guān)。此外，連接最緊密的區(qū)域位于與生理相關(guān)的控制網(wǎng)絡(luò)中。Hahn說，這個(gè)組織表明，下丘腦可能會(huì)優(yōu)先考慮生理控制而非行為控制。

“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)的新連接，包括神經(jīng)退行性疾病，如阿爾茨海默氏癥，以及影響一種或多種功能（下丘腦在這些功能中扮演核心角色）的行為障礙。

最后，在他們建立模型的過程中，科學(xué)家們還發(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)元抑制的支配?？茖W(xué)家們在分析抑制性和興奮性神經(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形成興奮和抑制神經(jīng)傳遞的圖譜。然后，將其與新的網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了比較。

結(jié)果發(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)聯(lián)系最為緊密。Hahn說，這表明，總的來說，下丘腦雖然受到抑制，但做好了行動(dòng)的準(zhǔn)備。他把下丘腦比作大壩后面的水，通過打開或關(guān)閉閘門釋放出來。“我們不知道這一發(fā)現(xiàn)的功能性后果，”Hahn說。但是從機(jī)械的角度來看，從一個(gè)為行動(dòng)做好準(zhǔn)備的系統(tǒng)中去除抑制能快速取得效果。所以，這可能有利于生存?！?/p>

原創(chuàng)編譯：花花 審稿：阿淼 責(zé)編：張夢