《Nature》大脑如何将我们从白日梦中唤醒？

当我们做白日梦时，我们必须能够在一瞬间迅速恢复注意力。波士顿儿童医院的研究人员发现，当我们做白日梦时，我们的大脑是如何对一个问题做出反应的:大脑中被称为齿状回的部分的激活活动使我们专注于我们环境中发生的事情。研究小组发现，同样的神经活动也有助于形成记忆。研究结果发表在2024年3月13日的《Nature》杂志上。

波士顿儿童医院F.M. Kirby神经生物学中心和Rosamund Stone Zander转化神经科学中心的研究员Jordan Farrell博士说:“我们已经发现了一种大脑机制，它可以打破走神的时期，并将‘认知地图’重新调整回现实。”

众所周知，在睡眠或做白日梦期间，我们的大脑会以一种被称为“尖波涟漪”的同步活动的形式重播过去的事件。这使我们能够巩固我们的记忆。

通过分析小鼠模型的数据，法雷尔和斯坦福大学Ivan Soltesz博士实验室的同事们开始探索另一种鲜为人知的神经元活动模式:海马的一部分齿状回的同步尖峰放电。他们发现，当一个“离线”的大脑被唤醒时，这些尖峰就会发生。它们可以帮助我们快速处理新信息，并使自己适应环境中正在发生的事情。

但齿状突起似乎也促进了联想记忆——在这种记忆中，一种感官刺激(比如，一系列响亮的哔哔声)被储存为记忆，因此我们将这种噪音与烟雾报警器响起和可能需要撤离联系起来。

Farrell说，尖波波纹和齿状尖峰可能有互补的作用。“大脑在这两种状态之间切换。”

这些关于齿状突起的新知识可能为一些神经精神疾病打开了一扇窗。也许齿状突起会影响患有注意力缺陷/多动障碍或创伤后应激障碍的人的注意力和觉醒。或者它们在阿尔茨海默病中发生了改变，破坏了新记忆的形成。

Farrell最感兴趣的是癫痫症，它的特征是神经元放电过度的同步尖峰。他计划通过更好地了解齿状突起的基本机制，然后操纵控制癫痫小鼠大脑中齿状突起的神经网络，来研究齿状突起的作用。他还希望与波士顿儿童医院的临床医生合作，将这项研究扩展到患有癫痫的儿童身上。

“在癫痫患者中，齿状突起期间的同步活动可能使大脑进入病理状态，”Farrell推测。“齿状尖峰给系统增加了额外的推力。”

Neural and behavioural state switching during hippocampal dentate spikes