驚！少量神經元竟能塑造大腦注意力狀態

是什麼讓大腦從高度集中狀態轉變爲高度警覺狀態？日內瓦大學（UNIGE）的神經科學家與蘇黎世聯邦理工學院合作進行的一項研究表明，一個稱爲藍斑（LC）的大腦區域和神經遞質去甲腎上腺素充當指揮者，根據當下的精神需求重新組織大腦功能。

這項發表於《自然神經科學》的研究表明藍斑被觸發的方式使我們能夠從一種集中狀態切換到另一種集中狀態。這一發現或許會改變優秀運動員爲實現目標而進行訓練的方式。

運動員如何獲得在其所屬項目中成功所需的非凡精神清晰度和精確度？答案在於大腦非凡的專注能力，消除干擾，專注於一項任務。

這種現象，通常被描述爲“進入狀態”，不僅對運動員，而且對任何面臨具有挑戰性任務的人——不管是參加考試，還是掌握一種樂器——都是一項關鍵技能。然而，有時這些人也需要充分了解他們的環境，特別是在發現潛在危險時。

在此次研究中，來自日內瓦大學和蘇黎世聯邦理工學院的神經科學家研究了是什麼讓大腦在高度專注和高度警覺之間轉換。研究小組將關注點放在藍斑（LC）上，這是腦幹中的一個小區域，會產生去甲腎上腺素，一種參與調節覺醒的神經遞質。

“它體積小且位置處於大腦深處，從一開始就極具挑戰性，這導致在人類身上難以進行觀察，並且無法加以操控。由於這些原因，我們轉向了老鼠，那裡的 LC 只有大約 3000 個神經元，但這些神經元仍然可以對構成老鼠大腦的 7500 萬個神經元產生重大影響，”作爲日內瓦大學醫學院精神病學系和基礎神經科學系的助理教授、也是該研究的發起人，瓦萊里奧·澤爾比解釋道。

爲了攻克這一難題，他的團隊和蘇黎世聯邦理工學院約翰內斯·博哈切克的實驗室展開合作。通過使用光遺傳學等先進技術人工操縱 LC 神經元，並使用光度法測量去甲腎上腺素的釋放，研究人員能夠探索 LC 的功能。

功能性磁共振成像（fMRI）首次爲 LC 刺激如何影響不同區域的大腦活動提供了實證證據，揭示了 LC 在動態調節注意力和專注力方面所起的作用。

神經科學家發現，以每秒三次的頻率連續觸發 LC，也就是所謂的“緊張性”活動，與在短時間內觸發相同頻率，即所謂的“爆發”活動，所產生的結果是不同的。

“當 LC 以爆發的方式被觸發時，會釋放出更多的去甲腎上腺素，大腦的感覺功能會得到優先考慮。這種感覺大腦模式能讓小鼠對周圍環境更加警覺，”澤爾比解釋道。

相反，當藍斑處於適度緊張的觸發模式時，藍斑釋放的去甲腎上腺素較少，前額葉皮層和海馬體等大腦區域被激活。這兩個結構因處理信息而聞名，有助於進行反思和高度集中注意力。

“雖然尖端設備和細緻的訓練無疑是其中的一部分，但頂級運動員的秘訣很可能在於他們對藍斑的掌控。通過精細地調整其活動，他們可以在高度專注和廣泛意識的狀態之間切換，在最爲關鍵的時刻達到最佳表現，”澤爾比總結道。

此外，由於這項研究的發現，腦成像能夠幫助運動員更好地利用其藍斑，特別是通過使用神經反饋方法，這是一種使用設備實時監測大腦活動，使一個人能夠根據視覺反饋進行調節的技術。