《Neuron》神经发育障碍的新观点——丘脑竟然控制着大脑链接

多年前，Chinfei Chen博士还在神经内科住院医师期间，曾照顾过一位20岁的女性，她经历了一次非常小的中风，仅影响到丘脑。

“这次中风太小了，如果发生在大脑的其他区域，她可能根本不会察觉到任何症状。”Chen说，他现在是波士顿儿童医院F.M. Kirby神经生物学中心的研究员。“但她失去了形成新记忆的能力。我可以和她聊几个小时，离开房间再回来，她就不记得我了。”

大脑皮层和海马体传统上被认为是记忆的关键结构，但在这位患者身上，这些区域并未受损。这段经历激发了Chen对丘脑的好奇心。

位于大脑深处的丘脑是大脑的中央中继枢纽，接收来自外部世界的信息，并将其传递到大脑皮层的许多区域。或许是因为它较难接触，丘脑一直未被充分研究。但Chen认为丘脑对认知功能至关重要，尤其是在大脑连接首次形成的大脑早期发育阶段。

神经元连接——以及根据需要更新它们的能力——主要在皮层水平上进行研究。在刚刚发表在《Neuron》杂志上的一项研究中，Chen及其同事表明，丘脑可以独立于皮层更新自己的连接。

研究丘脑中的连接

如今，能够选择性激活和监测细胞的新型技术让人们能够更好地窥视丘脑。“对于之前研究较少的小型和深层大脑区域，相关研究呈爆发式增长。”Chen实验室的研究第一作者Takuma Sonoda博士说。

研究人员将小鼠置于一个受控的视觉环境中，向它们展示以不同方向（垂直、水平或对角线）移动的水平线。他们随后记录了外侧膝状体（LGN）中神经元的活动，外侧膝状体是丘脑的一部分，负责将视觉信息传递到视觉皮层。

记录显示，LGN内的细胞群根据动物的视觉体验改变了它们的反应模式。这一发现出人意料，因为可塑性——神经元连接改变的能力——传统上被认为属于皮层。

“提供不同的体验可以改变丘脑的连接性，这些连接性的变化可以是长期的。”Chen解释说。“在发育过程中尤其如此，但我们也在成年小鼠中看到了可塑性。”

值得注意的是，发生变化的电路是连接视网膜和丘脑的电路，而不是连接皮层和丘脑的电路——这证明了丘脑正在重新布线。

神经发育障碍的新视角

Chen认为她的团队的发现与患有神经发育障碍的儿童有关，这些障碍通常涉及大脑连接的改变。一些疗法——比如反复让患有自闭症的儿童接触不同的情境以使他们习惯这些情境——可能正在改变这些连接，强化某些通路而弱化其他通路。

“如果你想改变多个皮层区域之间的连接性，那么在信号在大脑中广播之前，在丘脑层面进行干预可能会更有益。”Chen说。她建议，影响丘脑中连接性的一种方法是调节神经递质，使用现有的药物。

“神经调节剂可以改变包括视觉处理在内的感觉信息的处理过程，而感觉处理在神经发育障碍中可能会受到影响。”她说。“许多研究正在研究丘脑神经元上神经调节受体的表达模式，我们或许能够找到对丘脑更具特异性的药物。”

丘脑也可能是改善认知功能的更具战略性的目标。“如果你能在信息在大脑其他部分传递之前改变丘脑中的连接性，那么你可以针对一个地方，而不是大脑的多个区域。丘脑是大脑的一个非常关键的区域，不应被忽视。”