我們的大腦一直在不停地「自言自語」。這些內部交流通常也會受到外部感官事件的狂轟濫炸。因此，這兩個神經過程的影響需要進行永久性的微調，以避免它們的不平衡。
德國波鴻魯爾大學(RUB)的一組科學家揭示了神經遞質5-羥色胺在這種情況下的作用。他們發現，不同的5 -羥色胺能受體類型以一種可分離的方式控制著兩種信息流的獲取。
這一發現可能有助於診斷和治療與5-羥色胺系統功能障礙相關的神經疾病。這項研究在線發表在4月7日的eLife 期刊上。
影響大腦中不同的信息流
下面的日常生活示例可能勾勒出大腦需要解決的任務。
想像與你的家人共進晚餐，你們正在就如何正確組織一些內部事務而進行著激烈的爭論。突然電話響了，你去接電話，而家庭討論仍在繼續。為了聽清楚電話內容，其他人必須把聲音放低，否則打電話的人就需要大聲說話。因此，每一次內部對話和外部電話的音量都需要適當調整，以確保信息傳遞不受干擾。
就像這個故事一樣，大腦也有類似的過程，而5-羥色胺就充當了調節的作用。5-羥色胺是中樞神經系統的一種神經遞質，通常被稱為「快樂激素」，因為它有助於大腦狀態的改變，並常常與情緒變化有關。
現在，RUB團隊的研究表明，5-羥色胺也參與了當前感官輸入和正在進行的大腦信號的調節。
用光控制5-羥色胺的神經元釋放
RUB神經科學家在研究視覺信息皮層處理的實驗中發現了潛在的機制。在他們的研究中，他們使用了轉基因小鼠，在小鼠體內5-羥色胺的釋放可以通過光來控制。這一小鼠系是由普通動物學和神經生物學系的Stefan Herlitze教授開發的，能夠通過植入光導纖維來激活5-羥色胺能神經元。
RUB團隊將這一技術與光學成像相結合，發現視覺腦中5-羥色胺水平的增加，會同時抑制正在進行的活動和由視覺刺激引起的活動。兩種類型的受體在這裡起著明顯的主要作用。
研究的第一作者Zohre Azimi說：「這讓我們很驚訝，因為這兩種受體不僅在特定的神經元中共同表達，而且廣泛分布在大腦不同類型的細胞中。」這些受體的可分離作用使得大腦內部信息的傳遞和被喚起的感覺信號得到不同程度的調節。
低5-羥色胺水平，通常發生在晚上睡覺的時候，有利於大腦內部的交流，因此，可能促進做夢的重要功能。
另一方面，這些受體之間相互作用的功能障礙，可能會過度強調內部或外部驅動的信息通道。例如，由遺傳易感性引起的不規則5-HT受體分布，可能在對內外世界的不平衡感知中變得明顯，類似於抑鬱症和自閉症的臨床表現。
促進對5-羥色胺作用的理解
科學家們希望他們的發現有助於更好地了解5-羥色胺如何影響大腦的基本過程。反過來，他們的研究可能引發未來對開發受體特異性藥物的研究，從而使5-羥色胺相關的精神疾病患者受益。
參考文獻
Zohre Azimi, Ruxandra Barzan, et al. Separable gain control of ongoing and evoked activity in the visual cortex by serotonergic input. eLife, 2020; 9 DOI: 10.7554/eLife.53552