新研究有助于最终打破大脑网络的沉默

几个世纪以来，科学家们一直在研究人脑，但他们只触及了有关这个复杂器官的所有知识的皮毛。1990 年，随着功能性磁共振成像 (fMRI) 的发明，神经科学的面貌发生了变化。fMRI 的工作原理是，当大脑的某个区域被使用时，它会经历血流量的增加。这项技术已被用于研究无数动物和人类大脑中的神经活动，提供有关认知和基于运动的功能的宝贵信息。

fMRI 还显示，“激活”大脑的某个部分会对其他解剖学或功能连接的区域产生影响。试图解决大脑中的这个“网络”操作是神经科学的关键问题之一。

在最近的一项研究中，包括美国国家量子科学与技术研究所 (QST) 的 Toshiyuki Hirabayashi 和 Takafumi Minamimoto 在内的研究小组表明，猕猴体内的基因靶向药物可通过改变相关的大脑网络，从而为理解灵长类动物(猴子、人类等)的高级功能背后的操作网络开辟了一条关键途径。“我们的技术将使我们能够研究功能性大脑网络的紊乱如何导致某些症状。这将帮助我们向后工作以阐明具有相似症状的大脑疾病背后的网络机制，从而导致新的治疗方法，”Toshiyuki 博士透露领导这项研究的 QST 首席研究员 Hirabayashi。

激活或抑制大脑区域的传统方法包括电刺激或注射称为 muscimol 的精神活性物质，但最近的研究集中在使用基因靶向技术，因为它们的特异性。这些被称为化学遗传学的技术依赖于人工药物，这些人工药物旨在与称为“受体”的基因诱导的人工蛋白质特异性结合。这些药物与受体结合，从而影响大脑、脊髓和身体其他部位基因表达受体的生理和神经过程。将化学遗传学与 fMRI 相结合，可以对由局部活动操纵引起的网络级变化进行非侵入性可视化。但是，与最近的研究不同，

为了研究功能性大脑网络，研究小组研究了 fMRI 引导的化学遗传学对猕猴手抓握的影响。为此，他们首先研究了负责精确手指运动的大脑部分，然后使用“专门由设计药物激活的设计受体”(DREADD)将一只手的大脑部分静音(抑制)。然后，他们给具有沉默的抓手技能的猴子一项任务，包括从由小槽组成的板上捡起食物颗粒。他们发现猴子可以用非沉默的手很好地捡起药丸，这只手与沉默的大脑区域位于身体的同一侧。但是他们在使用另一侧受影响的手时遇到了困难。科学家们还看到，设计药物导致来自“

这些发现表明，猕猴中的靶向化学遗传学沉默可以引起刺激和抑制，即大脑活动的双向变化，这可以使用 fMRI 进行识别。

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