研究表明我们的大脑如何能够进行多任务处理

研究人员希望利用这些信息来更好地理解和治疗自闭症、注意力缺陷多动障碍(ADHD)。
Michael Halassa

如果你曾经有过在做晚饭、准备第二天工作会议的同时,还要一边听朋友在电话里抱怨,那么你一定深知多任务处理的重要性。但究竟是什么让我们的大脑能够有策略地专注于一项任务而忽略其他任务呢?至少直到最近,这在很大程度上仍是一个谜。本周早些时候,纽约大学的研究人员在《自然》杂志上发表了一篇论文,称他们识别出了大脑中的一个微小区域——丘脑网状核(TRN),认为它是控制我们多任务处理能力的关键。

TRN作为一项“任务交换台”,能够让我们的**大脑**在任何给定时刻都能专注于最关键的感觉刺激。现在,随着对这一过程工作原理的更好理解,研究人员希望利用这些信息来研究多任务处理或感觉超载出现问题的疾病——例如自闭症、精神分裂症和ADHD。

“我们已将[TRN]识别为一个站点。这是过去从未真正被描述过的,”领导该研究的纽约大学神经科学家Michael Halassa表示。“现在我们可以回答诸如自闭症患者的TRN是否损坏,或者是否可以开发靶向[它]的药物之类的问题。”

多任务处理能力是生活的重要组成部分,因为日常功能如开车、做饭,甚至与一群朋友社交都需要它。但**在**任何特定时刻,我们的大脑都会被海量感觉信息轰炸,而我们**必须**在那个瞬间决定什么是重要的,然后集中注意力,屏蔽掉其他一切。研究人员多年来一直知道这一过程,但他们不确定确切的工作原理,因为他们无法设计出可靠的实验来识别大脑中涉及的区域。

早在20世纪80年代,Francis Crick就曾**假设**,位于大脑深处、呈壳状的TRN区域,能够帮助大脑决定关注哪些感觉信息,又忽略哪些。但当时,他几乎没有证据支持这一想法。

**如今**,纽约大学的研究人员得以检验Crick的假设。通过让实验**小鼠**完成一项游戏式实验,他们能够证明TRN内部不同的神经元可以调节大脑应关注哪些感觉,哪些应被搁置。

该实验涉及训练**小鼠**对特定的感觉刺激(光或声音)做出反应。如果**小鼠**观察并遵循了正确的刺激,它们就会得到牛奶作为奖励。与此同时,研究人员会尝试用相反的刺激来分散**小鼠**的注意力(例如,**训练**对光做出反应的**小鼠**会被声音分散注意力)。研究人员实时记录了来自**小鼠**大脑TRN神经元的电信号。他们还能够使神经**网络**的各个部分失活——特别是负责寻找特定刺激的前额叶皮层。

当**小鼠**被**训练**去注意某种声音而忽略光线时,控制视觉的TRN神经元会高度活跃,这意味着它们在抑制视觉信号,以便**小鼠**能够更**集中**地关注声音。当它们被**训练**去跟随光线以获得牛奶奖励时,情况则相反。

此外,当研究人员使用激光束使负责高级功能的**大脑**区域——前额叶皮层——失活时,TRN神经信号完全被打乱。正如Halassa解释的那样,这表明前额叶皮层存储着传入的感觉信息,TRN则利用这些信息来抑制或不抑制特定的感觉,这与交换台的工作方式非常相似。

Michael Halassa

Halassa和他的团队希望利用对**大脑**布线的**新**认识,来弄清楚某些以过度刺激为特征的疾病,特别是自闭症、ADHD和精神分裂症**中**出现的问题。

“患有这些**障碍**的患者**共**有的一个**特征**是,他们很难压制[分散注意力的刺激],”Halassa说。

换句话说,**那些**大多数人**不**经思考就忽略**了**的事物,**恰恰**是**那些**让**一些**ADHD患者**无法**集中注意力,**或**让**某些**自闭症患者**难以**社交的原因。

Halassa认为,**这项新**知识将指导未来的研究和临床应用。既然我们**已经**知道有一个**参与**调节感觉信息的**回路**(TRN),我们就可以开始**找出**自闭症患者是否**有**一个**改变**的TRN,可以通过药物或其他医疗程序来**纠正**。但在那之前,Halassa想**弄清楚**前额叶皮层**具体**发生了**什么**处理过程,以及丘脑**又**发生了**什么**,这**很**可能是开发靶向多任务处理区域**的**药物之路上的**下一步**。

**总而言之**,如果你有时**因**多任务处理而感到不知所措,**请**放心,**你**的大脑**中**有一个**专门**帮助**你**确定优先级**的**部分**,**而**科学家们**正**在**努力**更好地理解它、修复它,并**保持**它的健康。

 

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曾任《Popular Science》杂志的科学编辑。她对脑科学、微生物组和人体生理学特别感兴趣。除了《Popular Science》之外,她的作品还发表在《纽约时报》、《科学美国人》以及《Scholastic’s Science World》和《Super Science》杂志等刊物上。她拥有加州大学戴维斯分校神经生物学学士学位,以及纽约大学科学、健康和环境报道项目的科学新闻学硕士学位。


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