下丘腦雖然很小，但功能很強大，是大腦中最關鍵的部分——它控制著對所有哺乳動物、魚類、鳥類和許多其他動物的生存至關重要的基本行為和生理，比如飲食、性和防御行為，此外，它還能夠對體溫、體液平衡和應激反應等進行生理控制。

3月25日，美國南加州大學發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上的一項研究基于一張非常詳細的網絡地圖，提供了首個關于下丘腦內部活動的全腦網絡模型。

這項研究是“Neurome項目”的一部分，該項目是一項開創(chuàng)性的工作，致力于確定哺乳動物神經系統(tǒng)的結構組織，旨在更好地了解宇宙中最復雜的生物結構——大腦。目前，科學家們正在建立一個基于灰質區(qū)域連接的哺乳動物大腦模型。

最終，他們希望將這個模型擴展到包括整個神經系統(tǒng)和身體之間的連接，統(tǒng)稱為“Neurome”。這樣的成就，再加上針對不同類型腦細胞的網絡地圖，將徹底改變從心理學到醫(yī)學等眾多學科的研究。

為了建立下丘腦的網絡模型，科學家們對65個下丘腦區(qū)域的連接數(shù)據(jù)進行了嚴格的分析，這些數(shù)據(jù)涵蓋了40年的大腦研究成果。計算機對這些數(shù)據(jù)的分析顯示，大腦每一側下丘腦的65個區(qū)域的子網絡組成了一個分層結構。

在下丘腦每側65個區(qū)域之內或之間的16770個可能連接中，研究人員整理的數(shù)據(jù)集顯示，其中有近8000個區(qū)域確實存在?！斑@表明下丘腦有一個高度連接的內部網絡，”Joel Hahn說，他是南加州大學文理學院的生物科學助理教授，也是這項研究的第一作者。

計算機對該網絡的分析還表明，大腦兩側的兩個高級子網絡與控制行為或身體生理顯著相關。此外，連接最緊密的區(qū)域位于與生理相關的控制網絡中。Hahn說，這個組織表明，下丘腦可能會優(yōu)先考慮生理控制而非行為控制。

“從生存的角度來看，這個組織是有意義的，因為行為取決于一個有能力的身體。”他說。

科學家們還探索了較低層次的子網絡，發(fā)現(xiàn)了可能與多種疾病相關的新連接，包括神經退行性疾病，如阿爾茨海默氏癥，以及影響一種或多種功能（下丘腦在這些功能中扮演核心角色）的行為障礙。

最后，在他們建立模型的過程中，科學家們還發(fā)現(xiàn)了另一個現(xiàn)象：下丘腦中神經元信號的傳遞似乎受神經元抑制的支配。科學家們在分析抑制性和興奮性神經傳遞的遺傳標記時發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。首先，他們繪制了一張下丘腦形成興奮和抑制神經傳遞的圖譜。然后，將其與新的網絡模型進行了比較。

結果發(fā)現(xiàn)，神經抑制與下丘腦高度連接的網絡節(jié)點聯(lián)系最為緊密。Hahn說，這表明，總的來說，下丘腦雖然受到抑制，但做好了行動的準備。他把下丘腦比作大壩后面的水，通過打開或關閉閘門釋放出來?！拔覀儾恢肋@一發(fā)現(xiàn)的功能性后果，”Hahn說。但是從機械的角度來看，從一個為行動做好準備的系統(tǒng)中去除抑制能快速取得效果。所以，這可能有利于生存?！?/p>

原創(chuàng)編譯：花花 審稿：阿淼 責編：張夢