科學家們在一個古老的腦部區域發現了一群神經元，這群神經元在幫助動物專注方面扮演著關鍵角色。這些細胞似乎能透過過濾掉分心事物，並將大腦導向最重要的資訊，從而提升注意力。
這項由約翰霍普金斯大學研究人員在小鼠身上進行的發現，指向了一個所有脊椎動物（包括人類）都共享的腦部系統。這些研究結果未來可能幫助研究人員開發出更精準的注意力相關疾病治療方法。
「ADHD的一個標誌是，即使是微弱的干擾也會轉移注意力——這正是我們在這些神經元被沉默時所看到的現象，」資深作者、研究與行為相關神經迴路的神經科學家 Shreesh Mysore 表示。「但僅僅一天後，當神經元重新啟動時，同一隻動物又能再次忽略干擾，即使是非常強烈的干擾。」
這項聯邦資助的研究最近發表在《Nature Communications》上，並被選為編輯亮點。
與注意力相關的古老腦部區域
人類和其他動物不斷地在競爭性資訊中進行篩選，專注於最重要的事情，同時忽略不那麼重要的訊號。這種被稱為選擇性空間注意力（selective spatial attention）的能力，讓人們能夠在嘈雜的房間裡跟隨對話，或在擁擠的空間裡找到朋友。這個過程的困難與自閉症和注意力不足過動症（ADHD）等疾病有關。
多年來，科學家們一直認為注意力主要由前額葉皮質（prefrontal cortex）控制，這是人類和其他靈長類動物特別發達的腦部區域。然而，這種解釋留下了一個重要的問題沒有解答。許多動物即使沒有高度發達的前額葉皮質，也能夠專注其注意力。
「如果我們回溯演化，數億年來，鳥類一直擁有這種能力，魚類也一直擁有這種能力。牠們通常沒有高度發達的前額葉皮質，那麼大腦是如何解決這個問題的呢？」該研究的主要作者、大學心理與腦科學系的博士後研究員 Ninad Kothari 說。「我們能夠在腦幹中找到一個提供這種能力的演化上古老的區域。」
腦幹神經元充當專注濾波器
研究人員發現，小鼠的注意力也受到腦幹中抑制性神經元網絡的調節。這些神經元存在於所有脊椎動物物種中，包括鳥類和魚類。在小鼠身上研究這些細胞的決定，源於 Mysore 和其他研究鳥類、青蛙和烏龜的研究人員早期的工作。
為了測試這些神經元的作用，研究團隊設計了一項類似於人類研究中使用的注意力任務。小鼠在螢幕上觀看視覺提示，當牠們正確回應螢幕正前方的資訊，同時忽略出現在側面的干擾提示時，就會獲得獎勵。
在研究人員暫時關閉腦幹神經元之前，小鼠都能成功完成任務。
「當我們使這些神經元失活時，小鼠會變得極度容易分心，」Kothari 說。
神經元禁用時分心增加
科學家們進行了額外的測試，以確定小鼠是否因為視力問題或運動困難而失敗。這些可能性都被排除。
相反，實驗表明，這些動物特別失去了評估競爭性資訊並專注於最相關訊號的能力。
「唯一受損的是牠們處理競爭性資訊、進行比較，並專注於最重要的資訊所在位置的能力，」Mysore 說。「大腦的這個部分就像一個注意力選擇引擎。它有助於解決這個問題：『我現在應該關注的最重要的資訊是什麼？』」
對 ADHD 和自閉症的潛在影響
研究人員現在希望更清楚地了解這些神經元究竟如何影響所有脊椎動物的空間注意力，以及牠們在人類中是否發揮類似的功能。
「迄今為止的所有證據都表明，這些神經元也存在於人類身上，」Mysore 說。「但牠們在人類中是否負責選擇性空間注意力？一個令人興奮的假設是，牠們扮演著至關重要的角色。」
未來的研究可能會檢查 ADHD 和自閉症患者的這些神經元活動。如果研究人員發現這些細胞在這些疾病中的功能不同，這項發現可能有助於指導開發更具針對性的藥物和療法。
