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与注意力控制相关的大脑区域已被确定

与注意力控制相关的大脑区域已被确定

概括: 丘脑底核的深部脑刺激(DBS)是帕金森病的一种治疗方法,它可能不仅仅影响运动控制。 这种治疗可以减轻帕金森氏症的症状,例如震颤,似乎也会影响患者在不同任务之间转移注意力的能力。

该研究对帕金森病患者进行了实验,跟踪当 DBS 设备处于活动状态和不活动状态时他们的注意力如何转移。 研究结果表明,虽然深层大脑刺激有助于运动功能,但它可能会阻碍大脑重新引导思想和注意力的能力,这可能解释了为什么一些患者会出现认知和行为副作用。

关键事实:

  1. 丘脑底核的深部脑刺激可有效控制帕金森病症状,但也可能影响与注意力和冲动控制相关的认知功能。
  2. 该研究利用听觉干扰来测量帕金森病患者的注意力转移情况,发现患有活跃 DBS 的患者很难转移注意力。
  3. 这项研究表明,丘脑底核在运动和非运动系统中都起着至关重要的作用,包括思想和注意力的管理。

来源: 爱荷华大学

在一项新的研究中,爱荷华大学的研究人员将大脑的一个区域与人类在分心时如何重新引导思想和注意力联系起来。 这种关联很重要,因为它可以深入了解用于治疗帕金森病患者的技术的认知和行为副作用。

丘脑底核是一个豌豆大小的大脑区域,参与运动控制系统(我们的运动)。 在帕金森病患者中,这些运动受到损害:研究人员认为,丘脑底核通常对突然运动起制动作用,但会产生太大的影响。 研究人员认为,这种过度制动是导致与该疾病相关的震颤和其他运动缺陷的原因。

研究人员开始思考:丘脑底核在运动中的作用是否也意味着同一大脑区域可能处理思想和冲动控制? 图片来源:神经科学新闻

近年来,医生通过深部脑刺激治疗帕金森病患者,这是一种植入丘脑底核的电极,有节奏地产生电信号,导致大脑区域释放其抑制,从而释放运动能力。 深部脑刺激系统类似于起搏器。 一旦种植,它们就会持续工作。

“这项技术确实是奇迹,”爱荷华州立大学心理和神经科学系副教授简·韦塞尔 (Jan Wessel) 说。

“人们患有帕金森病,外科医生打开电极,颤抖就消失了。突然间,他们可以稳定自己的手,去打高尔夫球。这是一种轰动一时的治疗方法,当你看到它的作用时,它会让你真正相信神经科学界正在做的事情。”

然而,一些接受深度脑刺激治疗的患者会出现无法集中注意力和冲动的想法,有时会导致赌博和吸毒等危险行为。 研究人员开始思考:丘脑底核在运动中的作用是否也意味着同一大脑区域可能处理思想和冲动控制?

韦塞尔决定找出答案。 他的团队设计了一项实验,测量了十多名帕金森病患者在接受 DBS 治疗或不接受治疗时的注意力集中情况。

参与者戴着头盖骨来追踪脑电波,他们被要求将注意力集中在电脑屏幕上,同时监测他们视觉皮层的脑电波。

大约五分之一的参与者以随机顺序听到了叽叽喳喳的声音,旨在将他们的视觉注意力从屏幕转移到新呈现的音频干扰上。

在 2021 年的一项研究中,韦塞尔的团队证明,当参与者听到鸣叫声时,他们视觉皮层的脑电波会减少,这意味着他们的注意力被声音转移了。

通过交替出现鸣叫声或没有声音的情况,研究人员能够判断何时注意力被转移,以及何时保持视觉注意力的焦点。

在这项研究中,该团队将注意力转向帕金森病人群。 当深部脑刺激停止并播放鸣叫声时,帕金森病患者将注意力从视觉系统转移到听觉系统,就像之前研究中对照组所做的那样。

但当这条推文被呈现给帕金森病参与者并激活深部脑刺激时,这些参与者并没有分散他们的视觉注意力。

“我们发现他们不再能够以同样的方式打破或抑制注意力的焦点,”该研究的作者韦塞尔说。

“当他们仍在专注于视觉系统时,就会出现意想不到的声音。”

这种区别强调了丘脑底核在大脑和身体不仅通过运动(如之前所知)进行交流,而且还通过思想和注意力进行交流的作用。

“到目前为止,我们还不完全清楚为什么患有帕金森病的人会出现思维问题,例如为什么他们在注意力测试中表现较差,”韦塞尔说。

“我们的研究解释了原因:虽然消除丘脑底核对运动系统的抑制作用有利于治疗帕金森病,但消除其对非运动系统(例如思想或注意力)的抑制作用可能会产生有害影响。”

韦塞尔坚信,深部脑刺激应该继续用于帕金森病患者,因为它在帮助运动控制功能方面具有明显的好处。

“丘脑底核的不同区域可能会关闭运动系统和注意力系统,”他说。

“这就是为什么我们正在进行基础研究,以找出如何调整它以实现运动系统的全部好处,而不积累任何潜在的副作用。”

这项名为“人类底丘脑核暂时抑制主动注意力过程”的研究于 3 月 4 日在线发表在该杂志上。 脑。

第一作者是爱荷华州立大学心理和脑科学系的 Cheol Suh。 特约作者均来自爱荷华州,包括心理和脑科学系的 Mario Hervault、Nathan H. Chalkley 和 Kathleen M. Moore; Jeremy Greenlee 和 Andrea Rohl,神经外科; 以及神经内科的张强和额尔古纳于斯。

融资: 美国国立卫生研究院和国家科学基金会通过向韦塞尔颁发职业奖来资助这项研究。

关于这个神经科学研究新闻

作者: 理查德·刘易斯
来源: 爱荷华大学
沟通: 理查德·刘易斯 – 爱荷华大学
图片: 图片来源:神经科学新闻

原始搜索: 封闭访问。
人类底丘脑核暂时抑制主动注意力过程“作者:Jan Wessel 等人。


总结

人类底丘脑核暂时抑制主动注意力过程

基底节的丘脑底核(STN)是运动抑制控制的关键。 因此,它是神经外科治疗帕金森病等运动障碍的主要目标,因为通过深部脑刺激 (DBS) 调节 STN 可以释放丘脑皮质运动回路的过度抑制。

然而,STN 在解剖学上也与其他丘脑皮质回路相连,包括注意力等基本认知过程。 值得注意的是,STN-DBS 也会影响这些过程。

这表明 STN 也可能有助于抑制非运动活动,并且 STN-DBS 可能会导致这种抑制的变化。 在这里,我们在人类身上测试了这个假设。

我们使用一种新颖的无线门诊方法在视觉注意任务期间记录 STN DBS 植入物的颅内局部场电位 (LFP)(实验 1,N = 12)。 这些门诊测量允许同时记录高密度脑电图,我们用它来导出稳态视觉电位(SSVEP),这是一种完善的视觉注意力参与神经指数。

通过将 STN 活动与这种注意力的神经标记(而不是明显的行为)联系起来,我们避免了 STN 的运动作用引起的潜在混杂因素。 我们的目的是测试 STN 是否有助于意外和分散注意力的声音引起的 SSVEP 瞬时抑制。

此外,我们在第二个实验中因果测试了这种关联,其中我们在两次任务中通过 DBS 调节 STN,间隔至少 1 周(N = 21,样本与实验 1 不重叠)。

实验 1 中的 LFP 记录表明,在分散注意力的声音之后,SSVEP 减少之前是 STN 中与声音相关的 γ 频率活动(> 60 Hz)。 试验模型还表明,这种 STN 活性在统计上介导了声音对 SSVEP 的抑制作用。

在实验 2 中,通过 DBS 调节 STN 活性显着减少了与声音相关的 SSVEP 降低。 这为 STN 在惊吓相关的注意力抑制中的作用提供了因果证据。

这些结果表明人类 STN 有助于注意力抑制,这是一种非运动过程。 这支持了 STN 具有抑制作用的一般观点。

此外,这些发现还表明 STN-DBS 治疗的一些已知认知副作用的潜在机制,特别是在注意力过程中。

最后,我们新建立的门诊 LFP 记录技术有助于测试皮质下核团在复杂认知任务中的作用,以及来自大脑其他部分的记录,并且比围手术期记录的时间短得多。

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