科学家在一个古老脑区发现了一小群神经元，其作用类似于内置的注意力过滤器，能帮助大脑忽略干扰，专注于最重要的事物。当研究人员暂时关闭小鼠体内的这些神经元时，动物变得异常易分心——症状类似于注意力缺陷多动障碍（ADHD）——但一旦神经元被重新激活，它们便立即恢复了正常的注意力。
这一发现由约翰霍普金斯大学的研究人员在小鼠身上做出，指出了一种所有脊椎动物（包括人类）共有的大脑系统。这些发现最终可能有助于研究人员为注意力相关疾病开发更精确的治疗方法。
“注意缺陷多动障碍（ADHD）的一个典型特征是，即使是微弱的干扰物也会转移注意力——这正是我们在这些神经元被沉默时观察到的情况，”资深作者Shreesh Mysore说道，他是一位研究与行为相关的神经回路的神经科学家。“但在第二天，当这些神经元被重新激活时，同一只动物又能再次忽略干扰物，甚至是强烈的干扰物。”
这项由联邦政府资助的研究近期发表在《自然-通讯》上，并被选为编辑精选。
与注意力有关的古老大脑区域
人类和其他动物不断地筛选竞争性信息，专注于最重要的事物，同时忽略不太重要的信号。这种能力被称为空间选择性注意力，使人们能够在嘈杂的房间里跟上对话，或在拥挤的空间中发现朋友。这一过程的障碍与自闭症和注意缺陷多动障碍（ADHD）等疾病有关。
多年来，科学家们一直认为注意力主要由前额叶皮层控制，这是人类和其他灵长类动物尤为发达的大脑区域。然而，这一解释留下了一个重要问题悬而未决。许多动物尽管缺乏高度发达的前额叶皮层，却依然能够集中注意力。
“如果我们追溯进化史，数亿年来，鸟类一直拥有这种能力，鱼类也一直拥有这种能力。而它们通常不具备高度发达的前额叶皮层，那么大脑是如何解决这个问题的？”主要作者Ninad Kothari说道，他是该校心理与脑科学系的博士后研究员。“我们成功鉴定出了脑干中一个进化古老的区域，正是这一区域赋予了这种能力。”
脑干神经元充当聚焦过滤器
研究人员发现，小鼠的注意力也受到位于脑干的抑制性神经元网络的调节。这些神经元存在于各种脊椎动物物种中，包括鸟类和鱼类。决定在小鼠身上研究这些细胞，源于Mysore及其他研究人员此前对鸟类、青蛙和海龟的研究。
为了测试这些神经元的作用，团队设计了一项类似于人类研究中所用的注意力任务。小鼠观看屏幕上的视觉线索，当它们正确响应直接显示在面前的信息，同时忽略出现在侧面的干扰线索时，就会获得奖励。
小鼠成功完成了任务，直到研究人员暂时关闭了这些脑干神经元。
“当我们使这些神经元失活时，小鼠变得极度容易分心，”Kothari说道。
神经元被抑制后分心程度增加
科学家进行了额外的测试，以确定小鼠任务失败是否源于视力问题或运动障碍。这些可能性均被排除。
相反，实验表明，动物具体丧失了评估竞争性信息并专注于最相关信号的能力。
“唯一受损的是它们获取竞争性信息片段、进行比较并关注包含最重要信息的位置的能力，”Mysore说。“大脑的这一部分就像一台注意力选择引擎。它有助于解决这样一个问题：‘我现在应该关注哪些最重要的信息？’”
对ADHD和自闭症的潜在意义
研究人员目前希望更深入地了解这些神经元究竟如何影响脊椎动物的空间注意力，以及它们是否在人类身上发挥着类似的功能。
“迄今为止的所有证据都表明，这些神经元在人类体内也存在，”Mysore说。“但它们是否负责人类的空间选择性注意力？一个令人兴奋的假设是，它们发挥着至关重要的作用。”
未来的研究可能会检测ADHD和自闭症患者体内这些神经元的活动。如果研究人员发现这些细胞在上述疾病中功能异常，这一发现可能有助于指导开发更具针对性的药物和疗法。
该研究的作者还包括约翰霍普金斯大学的Arunima Banerjee、Qingcheng (Jessica) Zhang和Wen-Kai You。