eLife: 研究揭示精神分裂症的病理机制
来源：本站原创 2020-10-01 05:28
近日，《eLife》杂志发表的一项新研究开发了新型计算机 “大脑电路” 或人工神经网络，该计算机网络能够反映人类大脑的决策过程，并揭示了精神病患者的电路发生的改变。
2020年10月1日讯/生物谷BIOON/---近日，《eLife》杂志发表的一项新研究开发了新型计算机 “大脑电路” 或人工神经网络，该计算机网络能够反映人类大脑的决策过程，并揭示了精神病患者的电路发生的改变。
该模型揭示了精神分裂症患者导致决策受损的潜在机制，即大脑中一种名为NDMA受体的分子活性降低。这些结果为神经精神疾病的未来治疗方法的发展提供参考。
“精神病学研究的主要挑战是如何将大脑神经突触发生的变化与导致精神分裂症等病症的认知过程联系起来，”主要作者，英国伦敦神经学研究所Sean Cavanagh博士解释说。 “大脑回路的计算模型可以填补这些空白。通过在突触水平上改变回路模型，可以预测神经活动和行为，然后通过实验进行测试。”
该团队建立了一个模型，可以模拟大脑如何做出决定。他们感兴趣的决策类型是涉及合并多个信息的决策。例如，在决定去哪里度假时，我们必须结合有关许多因素的信息，包括费用，天气和文化经历。最初，团队希望了解他们的计算机模型是否显示出与健康人在这类选择上表现出的相同的决策偏见，称为“方差偏见”。这描述了人类如何倾向于证据更多的选择。
研究人员首先为两只猕猴设定了决策任务，并记录了它们的行为模式。给猴子们展示了两个系列，每个系列有八个条形图，一个条形图在计算机屏幕的两侧，它们必须决定哪一侧的平均高度更高。猴子基于近30,000套信息做出决策，研究人员研究了证据的时机和可变性对猴子选择的影响。他们发现，与人类一样，猴子通常更喜欢选择证据差异更大的选项。
为了探索形成这种偏好基础的大脑过程，该团队建立了一个基于计算机的电路模型。该模型包括分配给右选项或左选项的两组兴奋性神经细胞。两组神经元还与抑制性神经元相连，抑制性神经元抵消并平衡了兴奋性神经元的活性。然后，研究者通过相同的决策任务对电路进行了测试，结果表明该电路能够再现与猴子用于决策（以及人类使用的决策）相同的偏见。
为了了解在精神分裂症等神经精神疾病中如何影响这些决策过程，研究小组降低了连接每个兴奋性和抑制性组神经元的突触NMDA受体的活性。他们发现，模型中的决策性能取决于激发与抑制之间的平衡，而平衡又受两组神经元中NDMA受体相对变化的影响。
已知氯胺酮会阻断NDMA受体，进而会在健康人体内暂时重现许多精神分裂症的症状。为了测试模型的预测是否与行为变化一致，研究小组研究了氯胺酮对猴子决策的影响。尽管氯胺酮使猴子的决策准确性降低，但它们保留了相同的前方差偏。在计算机模型中，决策行为的这种变化与神经元活性的变化相一致。
两者合计，这表明在精神分裂症和其他疾病中看到的决策行为的改变可能是由于兴奋性神经元上存在的NMDA受体活性降低所致。研究小组希望这种见解可以为开发新疗法铺平道路。（生物谷 Bioon.com）
资讯出处：Computer model explains altered decision making in schizophrenia
原始出处：Sean Edward Cavanagh et al, A circuit mechanism for decision-making biases and NMDA receptor hypofunction, eLife (2020). DOI: 10.7554/eLife.53664
该模型揭示了精神分裂症患者导致决策受损的潜在机制，即大脑中一种名为NDMA受体的分子活性降低。这些结果为神经精神疾病的未来治疗方法的发展提供参考。
（图片来源：Www.pixabay.com）
“精神病学研究的主要挑战是如何将大脑神经突触发生的变化与导致精神分裂症等病症的认知过程联系起来，”主要作者，英国伦敦神经学研究所Sean Cavanagh博士解释说。 “大脑回路的计算模型可以填补这些空白。通过在突触水平上改变回路模型，可以预测神经活动和行为，然后通过实验进行测试。”
该团队建立了一个模型，可以模拟大脑如何做出决定。他们感兴趣的决策类型是涉及合并多个信息的决策。例如，在决定去哪里度假时，我们必须结合有关许多因素的信息，包括费用，天气和文化经历。最初，团队希望了解他们的计算机模型是否显示出与健康人在这类选择上表现出的相同的决策偏见，称为“方差偏见”。这描述了人类如何倾向于证据更多的选择。
研究人员首先为两只猕猴设定了决策任务，并记录了它们的行为模式。给猴子们展示了两个系列，每个系列有八个条形图，一个条形图在计算机屏幕的两侧，它们必须决定哪一侧的平均高度更高。猴子基于近30,000套信息做出决策，研究人员研究了证据的时机和可变性对猴子选择的影响。他们发现，与人类一样，猴子通常更喜欢选择证据差异更大的选项。
为了探索形成这种偏好基础的大脑过程，该团队建立了一个基于计算机的电路模型。该模型包括分配给右选项或左选项的两组兴奋性神经细胞。两组神经元还与抑制性神经元相连，抑制性神经元抵消并平衡了兴奋性神经元的活性。然后，研究者通过相同的决策任务对电路进行了测试，结果表明该电路能够再现与猴子用于决策（以及人类使用的决策）相同的偏见。
为了了解在精神分裂症等神经精神疾病中如何影响这些决策过程，研究小组降低了连接每个兴奋性和抑制性组神经元的突触NMDA受体的活性。他们发现，模型中的决策性能取决于激发与抑制之间的平衡，而平衡又受两组神经元中NDMA受体相对变化的影响。
已知氯胺酮会阻断NDMA受体，进而会在健康人体内暂时重现许多精神分裂症的症状。为了测试模型的预测是否与行为变化一致，研究小组研究了氯胺酮对猴子决策的影响。尽管氯胺酮使猴子的决策准确性降低，但它们保留了相同的前方差偏。在计算机模型中，决策行为的这种变化与神经元活性的变化相一致。
两者合计，这表明在精神分裂症和其他疾病中看到的决策行为的改变可能是由于兴奋性神经元上存在的NMDA受体活性降低所致。研究小组希望这种见解可以为开发新疗法铺平道路。（生物谷 Bioon.com）
资讯出处：Computer model explains altered decision making in schizophrenia
原始出处：Sean Edward Cavanagh et al, A circuit mechanism for decision-making biases and NMDA receptor hypofunction, eLife (2020). DOI: 10.7554/eLife.53664
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