新技术解码控制灵长类大脑执行功能的机制

为了实现这一目标，来自国家量子与放射科学与技术研究所 (QST) 的一组研究人员正在努力设计一种他们称之为“成像引导化学遗传突触沉默”的技术来破译所涉及的特定神经通路在高阶执行功能中。在Science Advances 上发表的一项开创性研究中，研究人员现在报告说，使用这种技术成功地描绘了参与工作记忆和决策制定的特定神经通路。

该小组由来自 QST 功能脑成像系的著名研究员 Takafumi Minamimoto 博士领导，专注于研究猴脑中前额叶皮层 (dlPFC) 的背外侧部分，应用他们的新技术，并进一步识别神经感兴趣的途径。注意到这个选择很有趣，不仅因为它是部分负责控制执行功能的大脑区域，而且因为这个专门的区域只存在于灵长类动物中。

重要的是，dlPFC 的作用也得到了像背尾状核 (dCD) 和外侧内侧丘脑 (MD1) 等大脑区域的支持。该研究的第一作者 Kei Oyama 博士进一步解释了这种错综复杂的关联，如下所示：“众所周知，灵长类动物前额叶皮层 (PFC)，尤其是其背外侧部分 (dlPFC)高级执行功能;它是灵长类动物中独特发展的，是它们独特认知能力的基础。然而，这些功能不仅依赖于 dlPFC 神经元，还依赖于它们与皮层下结构的协同相互作用，包括背尾状核 (dCD) 和外侧内侧丘脑(MD1)。”

接下来，研究人员想了解工作记忆和决策过程中谁在做什么。鉴于 dlPFC、MDI 和 dCD 神经元是相互连接的，它们选择性地沉默特定的神经元突触以破坏信息流，并仅实现 dlPFC-dCD 和 dlPFC-MDl 投射，无论是单方面(仅涉及大脑的一侧)，或双边(涉及双方)。为了实现这一目标，他们使 dlPFC 神经元表达专门由设计药物 (DREADD) 激活的设计受体。此外，还分析了参与研究的猴子的行为变化，以了解化学遗传沉默的影响。

有趣的是，研究人员观察到，沉默猴子的双侧 dlPFC-MD1 投影，而不是它们的 dlPFC-dCD 投影，会导致与周围环境相关的工作记忆出现问题。相反，沉默他们的单方面 dlPFC-dCD 预测，而不是他们的单方面 dlPFC-MD1 预测，改变了他们在决策中的偏好。这些结果表明，我们日常生活中必不可少的两种高级大脑功能，工作记忆和决策，是由连接特定大脑区域的不同神经通路控制的。

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