Nature：重编程大脑细胞或能帮助机体更加灵活地做出决定

2020年9月18日 讯 /生物谷BIOON/ --打招呼时避免握手，坐火车必须佩戴口罩，对着手肘打喷嚏等等，COVID-19疫情的流行戏剧性地表明，人类摆脱行为习惯并学习新的行为是多么的重要，而且动物也必须能够迅速适应环境条件的变化；近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自瑞士苏黎世大学等机构的科学家们通过研究发现，重编程大脑细胞或能帮助机体更加灵活地做出决定。

图片来源：Frank Brüderli; Universität Zürich

研究者Fritjof Helmchen教授表示，大脑的可塑性形成了其拥有这种能力的基础，但目前科学家们或许并不清楚其背后的生物学机制，这项研究中我们通过研究发现，位于眼睛后面的大脑皮层区域—眼窝前额皮质（orbitofrontal cortex）或许能够重编程位于机体感觉区域的神经元细胞。

通过对小鼠进行研究后，研究人员在受控条件下模拟了其再学习的过程，并研究了在学习过程中单一神经元水平下所发生的变化，首先研究者对小鼠进行训练，让其每次用胡须接触粗砂纸时都舔一下，同时奖励其一杯蔗糖水，然而，当小鼠用细砂纸摩擦其胡须时其并不被允许舔一下，如果小鼠这样做了，它们就会被惩罚并发出一种轻微的恼人声音，一旦小鼠明白了如何去完成它们的任务时，情况就会发生改变，如今，当使用细砂纸而并非粗砂纸对小鼠进行研究后，小鼠的奖赏就会被送到，经过少量的练习后，小鼠很快就会学会这种新的相反的行为模式。

在训练过程中，科学家们使用分子生物学和成像技术来分析相关大脑皮质区域中单个神经元的功能，分析结果表明，眼窝前额皮质区域中的一组脑细胞在再学习过程中会变得异常活跃，这些细胞拥有较长的突触，其能够延伸到小鼠处理触觉刺激的感觉区域中。该区域的细胞最初会遵循原先的活动模式，但随后其就会适应新的环境，当眼窝前额皮质中的特定神经元被故意失活时，小鼠机体的再学习能力就会受损，同时感觉区域的神经元的活性会不再表现出活性的修饰或改变。

研究者Helmchen解释道，这样我们就能够阐明眼窝前额皮质与大脑中存在的感觉区域之间的直接关联，而且一些神经元还能被重新映射，这些细胞的可塑性以及其所接受的来自更高级别的眼窝前额皮质的指令似乎对于机体行为的灵活性及适应新环境的能力非常重要。很早之前科学家们就知晓眼窝前额皮质能够参与决策制定过程，在一定程度上，其能够帮助我们对外部环境最初恰当的反应，但隐藏在其功能背后的神经回路目前研究人员并不清楚。这种通过大脑远端区域的交流和控制模式真的让研究人员觉得非常不可思议。

最后研究者表示，在小鼠机体中所观察到的基本过程在人类大脑中也会以类似的方式发生，而加深对参与决策制定的复杂大脑过程的理解就变得非常重要了。本文研究结果或许有望帮助更好地理解多种大脑障碍发生的分子机制，大脑障碍发生时，机体制定决策的灵活性就会受损，比如多种形式的自闭症和精神分裂症等，无法适应或很苦难地适应自身的行为对于个体而言或许是一个非常严重的问题。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Banerjee, A., Parente, G., Teutsch, J. et al. Value-guided remapping of sensory cortex by lateral orbitofrontal cortex. Nature 585, 245–250 (2020). doi：10.1038/s41586-020-2704-z