В следующий раз, когда вы окажетесь в многолюдной комнате, на встрече или даже в парке с детьми, оглянитесь вокруг. Сколько людей разговаривают по телефону? Отвлекающие факторы вторгаются во все аспекты нашей жизни. Обновления статуса, текстовые сообщения, уведомления по электронной почте – все это угрожает отвлечь наше внимание от момента. Пока мы боремся с желанием проверить телефон, наш мозг постоянно требует суждения о том, на чем сосредоточить внимание. Мозг должен постоянно фильтровать важную информацию от посторонних помех.
Ученые десятилетиями выдвигали гипотезы о том, как мозг может это сделать, но найти доказательства в поддержку этих теорий было непросто. Теперь исследователи из лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) идентифицировали нейронную цепь в мозгу мыши, которая контролирует внимание и сенсорную обработку, обеспечивая понимание того, как мозг отфильтровывает отвлекающие факторы. Работа имеет значение для тяжелых психических расстройств, таких как шизофрения, которые, по крайней мере частично, характеризуются значительным дефицитом внимания.
Кора головного мозга – это область мозга, в которой происходит большая часть когнитивных функций. Именно там обрабатывается и интерпретируется информация и принимаются решения. Но сенсорная информация должна проходить через нейронные ворота, называемые таламусом, на пути к коре головного мозга. Таламус, шарообразный пучок нейронов, покрыт тонкой нейронной кожей, называемой ретикулярным ядром таламуса, или TRN. Еще в 1984 году лауреат Нобелевской премии Фрэнсис Крик выдвинул гипотезу, что TRN может функционировать как страж ворот, точно регулируя, какая информация достойна передачи через таламус в кору для дальнейшего анализа.
Исследователи были заинтригованы гипотезой, но столкнулись с техническими трудностями, чтобы доказать, что она верна. Учитывая уникальную анатомическую структуру TRN, аналогичную кожуре яблока, ученые не смогли целенаправленно воздействовать на эти нейроны. Тем не менее, начали появляться доказательства того, что теория может быть верной. Дисфункция TRN связана с шизофренией, а активность TRN коррелирует с сенсорным обнаружением и вниманием.
Теперь, спустя почти 30 лет после гипотезы Крика, группа ученых CSHL во главе с доцентом Бо Ли смогла предоставить неуловимые доказательства того, что TRN регулирует передачу сигналов между корой головного мозга и таламусом. Вместе эти три структуры образуют цепь, которая контролирует внимание и сенсорную обработку в мозгу мыши.
Используя новую вирусную технологию в сочетании с моделями мышей, разработанными профессором CSHL Джошем Хуангом, Ли и его команда нашли способ точно нацелить на TRN. Они инактивировали единственный белок, названный ErbB4, в частности, в TRN. Мутации в ErbB4 были связаны в предыдущих исследованиях с шизофренией и другими нарушениями дефицита внимания. Белок содержится в больших количествах в TRN.
Команда обнаружила, что потеря ErbB4 в TRN сильно влияет на способность животного сосредотачиваться на отвлекающих факторах. "Когда ErbB4 отсутствует, мы увидели, что связи между корой и TRN становятся намного сильнее," объясняет Ли. "Это нарушает роль TRN как хранителя «ворот» таламуса и обеспечивает механизм для гипотезы, выдвинутой Криком так давно."
Помимо нового понимания нейронной основы внимания, исследование предлагает возможные цели для терапевтических средств для лечения расстройств дефицита внимания, а также проблем с вниманием при более широких заболеваниях, включая шизофрению. По словам Ли, следующий шаг – "чтобы понять, как потеря ErbB4 усиливает связи между корой и TRN, что, мы надеемся, позволит нам точно определить больше лекарств-мишеней в будущем."