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2015年12月18日，星期五

科学家操纵大鼠的意识

由美国国立卫生研究院（NIH）资助的研究可指导用于神经系统疾病的深部脑刺激疗法。

在相同神经元的低频和高频刺激过程中，对大脑进行了两次fMRI活动扫描。加州斯坦福大学Lee实验室

科学家表明，它们可以通过改变丘脑中部（已知调节唤醒的区域）的神经元放电速率来改变大鼠的大脑活动，唤醒它们或使其处于无意识状态。该研究发表在eLIFE上，部分由美国国立卫生研究院资助。

斯坦福大学神经病学，神经外科和生物工程学助理教授，现代医学博士Jin Hyung Lee博士说：“我们的研究结果表明，中央丘脑的工作就像一个无线电拨盘，可以使大脑适应不同的活动和唤醒状态。”该研究的作者。

丘脑位于大脑的深处，充当中继站的作用，将神经信号从身体发送到皮层。丘脑中央部分神经元的损伤可能导致睡眠，注意力和记忆力问题。先前的研究表明，丘脑神经元的刺激可能会唤醒那些因意识不清而遭受脑外伤的患者。

Lee博士的研究小组将激光脉冲闪烁到睡眠中的老鼠的光敏中央丘脑神经元上，从而引起细胞点火。每秒40或100脉冲的高频刺激唤醒了大鼠。相比之下，每秒10脉冲的低频刺激使大鼠进入一种失神发作的状态，这种失神发作使它们僵硬并凝视着，然后重新入睡。

美国国立卫生研究院国家神经疾病和中风研究所（NINDS）的项目主任Yejun（Janet）He博士说：“这项研究向了解控制睡眠和唤醒的大脑电路迈出了一大步。”

当科学家使用功能磁共振成像（fMRI）扫描大脑活动时，他们发现高频和低频刺激会使大鼠处于完全不同的活动状态。高频刺激过程中活动度升高的皮质大脑区域被低频刺激抑制。电气记录证实了结果。在高频刺激丘脑中部时，体感皮层中的神经元放电更多，而在低频刺激中则更少。

“博士Lee的创新工作展示了使用成像技术来研究工作中的大脑的力量，”美国国立卫生研究院国家生物医学成像与生物工程研究所（NIBIB）的项目主任刘国英博士说。

改变一个区域中相同神经元的放电速率如何对大脑的其余部分产生不同的影响？

进一步的实验表明，不同的影响可能是由于邻近大脑区域（即 透明带，在低频刺激期间。已经显示该脑区域中的细胞向感觉皮层中的细胞发送抑制信号。

电记录显示，在低频刺激中丘脑的过程中， 透明带 神经元以纺锤状发射，通常在睡眠期间发生。相反，在高频刺激过程中没有发生睡眠纺锤体。此外，当科学家阻止了 透明带 在低频刺激中央丘脑的神经元中，感觉皮层细胞的平均活性增加。

尽管大脑深层刺激丘脑显示出治疗脑外伤的前景，但意识水平下降的患者通过这些治疗进展缓慢。

Lee博士说：“我们展示了大脑的回路如何调节唤醒状态。” “我们希望利用这些知识来为脑损伤和其他神经系统疾病开发更好的治疗方法。”

这项工作得到了美国国立卫生研究院的资助（NS087159，EB008738，MH087988）；国家科学基金会（CAREER奖，1056008）；大川情报通信基金会Alfred P. Sloan基金会：Mathers慈善基金会；斯坦福Bio-X；詹姆斯和嘉莉·安德森癫痫研究基金；利特菲尔德基金会

有关更多信息，请访问：
www.ninds.gratlusbc.net
www.nibib.gratlusbc.net
www.nimh.gratlusbc.net

的 NINDS 是美国大脑和神经系统研究的主要资助者。 NINDS的任务是寻求有关大脑和神经系统的基础知识，并利用该知识减轻神经系统疾病的负担。

关于国家生物医学影像与生物工程研究所： 尼比的使命是通过领导开发和加速生物医学技术的应用来改善健康状况。该研究所致力于将物理和工程科学与生命科学相结合，以促进基础研究和医疗保健。 尼比在其内部实验室内通过赠款，合作和培训来支持新兴技术的研究与开发。可在NIBIB网站上获得更多信息： http://www.nibib.nih.gov.

关于国家心理健康研究所（NIMH）： 镍氢电池的任务是通过基础和临床研究来转变对精神疾病的理解和治疗，为预防，康复和治愈铺平道路。有关更多信息，请访问 镍氢电池网站.

关于国立卫生研究院（NIH）： 美国国立医学研究院（NIH）是美国的医学研究机构，包括27个研究所和中心，并且是美国卫生与公共服务部的一部分。 NIH是进行和支持基础，临床和转化医学研究的主要联邦机构，并且正在调查常见和罕见疾病的病因，治疗方法和治愈方法。有关NIH及其计划的更多信息，请访问 www.nih.gov.

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