血清素门视觉信息从眼睛转移到丘脑

众所周知，人类会根据他们所处的情况以及他们自己的感受和感觉以不同的方式感知周围的环境。因此，恐惧、唤醒或饥饿等内部状态会影响大脑处理和记录感官信息的方式。

贝丝以色列女执事医疗中心、波士顿儿童医院和北京大学的研究人员最近进行了一项研究，调查血清素(一种已知调节睡眠、情绪、和其他内在状态的神经递质)在视觉信息处理中的可能影响。他们的研究结果发表在《神经元》杂志上，表明脑干(即哺乳动物大脑的中央躯干)中的血清素能神经元将视觉信息从眼睛转移到丘脑，丘脑是大脑的一个卵形区域。

“已知内部状态会影响感官知觉和处理，但这通常被认为发生在皮层或丘脑中，”进行这项研究的研究人员之一Chinfei Chen告诉Medical Xpress。“我们之前的一项研究表明，唤醒可以在视觉通路的早期阶段抑制某些视觉信息通道 - 在小鼠视网膜和丘脑之间的连接处，甚至在信息到达大脑之前。这种形式的信息'过滤'表明了一种非常有效的方法，可以只处理相关信息。

过去的研究还发现，包括唤醒在内的内部状态是由脑干和皮层以下其他区域(包括血清素能系统)的神经调节系统介导的。这本质上是负责通过血清素的传递来调节生理状态的系统。

Chen，她的合作者Mark Andermann和他们的同事专门探讨了血清素对视觉信息的早期处理及其从眼睛到丘脑的转移的影响。为此，他们使用了一种称为双光子钙成像的技术来跟踪清醒小鼠大脑中单个视网膜轴突的活动，因为它们在计算机显示器上查看视觉图像。

在检查小鼠时，研究人员还通过光遗传学刺激进入丘脑的血清素能神经元来增加丘脑中血清素的释放。光遗传学刺激是一种研究技术，用于利用光增强一组遗传定义神经元的活动。

“我们选择特别关注血清素，因为我们之前对小鼠脑切片的研究表明，血清素可以通过特定的血清素受体5HT1b受体抑制网状丘脑突触释放神经递质，”陈解释说。

这组研究人员进行的实验产生了非常有趣的结果。值得注意的是，他们表明血清素可以抑制视网膜轴突中的钙信号和丘脑中谷氨酸的释放。这最终减少了视觉信号从眼睛到丘脑的传递。

当他们更详细地分析他们的结果时，Andermann，Chen和他们的同事发现，某些类别的视网膜轴突往往更容易受到血清素的抑制，对光水平的广泛变化做出反应的类别比那些对精细视觉细节做出反应的类别更容易受到影响。

研究人员还将在他们的实验中观察到的选择性调节与动物或人类高度兴奋时自然发生的调节进行了比较。他们发现，不伴有血清素释放增加的高唤醒期往往会抑制视网膜轴突传递有关精细细节的信息，而不是光照水平的变化。

总体而言，这项研究的结果证实，不同的内部状态会影响不同类型视觉信息的处理。在未来，这一见解可以为探索神经调节系统对下游大脑区域以及动物模型和人类感知的影响的新研究提供信息，从而可能导致有趣的新发现。

“我们现在计划继续研究血清素如何通过考虑处理传入视网膜信息的皮层和丘脑之间连接的其他组成部分来改变丘脑输出到皮层，”陈补充说。“此外，我们将探索其他已知的网状丘脑连接的神经调节剂的影响，包括抑制性传递。