约翰霍普金斯大学的研究人员在小鼠身上取得了一项重要发现，揭示了一个所有脊椎动物（包括人类）共享的脑系统。这项发现有望最终帮助研究人员开发出更精准的注意力相关障碍治疗方法。

资深作者、研究行为相关神经回路的神经科学家Shreesh Mysore表示：“注意力缺陷多动障碍（ADHD）的一个显著特征是，即使微弱的干扰物也能分散注意力——这正是我们在这些神经元被抑制时所观察到的现象。”他补充道，“但就在第二天，当这些神经元重新激活时，同一只动物又能再次忽略干扰物，甚至是那些非常强烈的干扰。”

这项由联邦资助的研究近期发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上，并被选为编辑亮点。

古老脑区与注意力调控

人类及其他动物持续不断地筛选竞争性信息，专注于最重要的部分，同时忽略次要信号。这种能力被称为选择性空间注意力，它使人们能够在嘈杂的房间里专注于某段对话，或在拥挤的人群中辨认出朋友。这种处理过程的困难与自闭症和注意力缺陷多动障碍（ADHD）等疾病相关。

多年来，科学家们普遍认为注意力主要由前额叶皮层控制，这是在人类和其他灵长类动物中特别发达的脑区。然而，这种解释留下了一个重要问题悬而未决：许多动物即使没有高度发达的前额叶皮层，也同样能够集中注意力。

该大学心理与脑科学系的博士后研究员、主要作者Ninad Kothari指出：“如果我们追溯到数亿年前的进化史，会发现鸟类和鱼类都拥有这种能力。而它们通常不具备高度发达的前额叶皮层，那么大脑是如何解决这个问题的呢？”他进一步表示，“我们成功地在脑干中识别出一个进化上非常古老的区域，正是它赋予了这种能力。”

脑干神经元充当“专注过滤器”

研究人员发现，小鼠的注意力同样受到脑干中一个抑制性神经元网络的调控。这些神经元存在于包括鸟类和鱼类在内的所有脊椎动物物种中。对小鼠这些细胞进行研究的决定，源于Mysore及其他研究人员此前对鸟类、青蛙和乌龟的研究工作。

为了验证这些神经元的作用，研究团队设计了一项类似于人类研究中使用的注意力任务。小鼠需要观察屏幕上的视觉提示，当它们正确响应直接显示在面前的信息，同时忽略侧面出现的干扰性提示时，会获得奖励。

小鼠最初成功完成了这项任务，直到研究人员暂时性地关闭了脑干中的这些神经元。

Kothari表示：“当我们使这些神经元失活时，小鼠变得极易分心。”

神经元失活导致分心加剧

科学家们进行了额外的测试，以确定小鼠的表现下降是否是由于视力问题或运动困难。这些可能性都被排除了。

相反，实验表明这些动物特异性地丧失了评估竞争性信息并专注于最相关信号的能力。

Mysore解释说：“唯一受损的是它们获取竞争性信息、进行比较并关注包含最重要信息位置的能力。”他进一步指出，“大脑的这一部分就像一个注意力选择引擎。它帮助解决‘我现在应该关注什么最重要的信息？’这个问题。”

对ADHD和自闭症的潜在启示

研究人员现在希望更深入地了解这些神经元如何精确地影响不同脊椎动物物种的空间注意力，以及它们在人类中是否也发挥类似功能。

Mysore表示：“迄今为止的所有证据都表明，这些神经元也存在于人类体内。”他提出，“但它们是否负责人类的选择性空间注意力呢？一个令人兴奋的假设是，它们扮演着至关重要的角色。”

未来的研究可能会检查这些神经元在ADHD和自闭症患者中的活动情况。如果研究人员发现这些细胞在这些疾病状态下功能异常，这一发现将有助于指导开发更具针对性的药物和疗法。

该研究的其他作者还包括约翰霍普金斯大学的Arunima Banerjee、Qingcheng (Jessica) Zhang和Wen-Kai You。