开创性的新方法解锁大脑去甲肾上腺素系统

一个国际研究小组对大脑的去甲肾上腺素(NA)系统提供了有价值的见解，该系统一直是治疗注意力缺陷/多动障碍、抑郁和焦虑的药物的长期目标。除了这些发现之外，同样重要的是，研究人员开发了一种开创性的方法，可以记录标准临床电极的实时化学活动，这种电极通常被植入用于癫痫监测。

　　

除了这些发现之外，同样重要的是，研究人员开发了一种开创性的方法，可以记录标准临床电极的实时化学活动，这种电极通常被植入用于癫痫监测。

周一(10月23日)发表在《当代生物学》(Current Biology)网络版上的这项研究，不仅提供了对大脑化学的新见解，这可能对广泛的医疗状况产生影响，而且还强调了从活人大脑中获取数据的非凡新能力。

“我们的团队正在描述第一个通过伏安法从有意识的人类中记录的‘快速’神经化学，”该研究的共同通讯人和高级作者Read Montague说，他是弗吉尼亚理工大学VTC Vernon Mountcastle研究教授，也是VTC人类神经科学研究中心和Fralin生物医学研究所人类神经成像实验室的主任。“这是向前迈出的一大步，经过11年多的广泛发展，这种方法已经完全应用于人类。”

关于方法

在啮齿类动物和其他实验室模型中进行实时电化学读数的伏安法技术，在大约30年的时间里，已经对大脑功能产生了深刻的见解，但没有明确的途径将这项技术应用于人类，因为它们需要将电极插入大脑。

“相反，我们关注的是已经在病人身上用于医疗程序的东西，”蒙塔古说，他也是弗吉尼亚理工大学理学院物理系和弗吉尼亚理工大学卡里隆医学院精神病学和行为医学系的教授。“外科医生什么时候已经在人的大脑里植入了电线?”我们能不能设计一种方法来利用它?”

该团队最初的方法是将弗拉林生物医学研究所设计的碳纤维电极插入清醒的患者体内，接受帕金森病或其他疾病的深部脑刺激手术。

研究小组现在已经证明，电化学可以用已经到位的电极进行，并用于标准的临床应用，为从未见过的大脑活动打开了一扇窗。

关于去甲肾上腺素系统

电极位于杏仁核，这是一个与情绪处理密切相关的大脑区域，深受NA信号的影响。

NA系统起源于一个被称为蓝斑核(LC)的小中脑核，它长期以来一直是开发药物的焦点，旨在解决ADHD，抑郁和焦虑等疾病。

“LC-NA系统被认为是调节觉醒和注意力的，是多种临床条件下的药理学靶点，但我们对其在健康和疾病中的作用的理解一直受到缺乏人类直接记录的阻碍，”共同通讯和主要作者Dan Bang说，他是丹麦奥胡斯大学临床医学副教授和灵贝克基金会研究员，也是Fralin生物医学研究所的兼职副教授。“我们解决了这个问题。”

在这项研究中，三名患者观看了来自国际情感图片数据库(International Affective Pictures Database)的中性棋盘图像和充满情绪的图像，从而揭示了NA系统如何对各种情绪状态做出反应。     

正如预期的那样，NA水平与情绪强度相关，特别是在遇到意想不到的图像时，强调了NA系统在ADHD等情况下的重要性。

“这是一项开创性的工作，代表了我们了解人类大脑活动能力的重大技术进步，”罗得岛医院功能和癫痫神经外科主任、布朗大学神经外科研究副主任Wael Asaad说，他没有参与这项研究。

“虽然多年来在各种环境下记录人类的脑电活动是可能的，但这只给了我们一半的信息。这些神经元是如何在短时间内实时地与神经递质交流的，研究起来要困难得多。”Asaad说。“除了这项研究的科学价值外，它所展示的技术将对广泛的研究具有巨大的价值。这是我们努力了解人类大脑回路功能的一个里程碑。”

Dan Bang, Yi Luo, Leonardo S. Barbosa, Seth R. Batten, Beniamino Hadj-Amar, Thomas Twomey, Natalie Melville, Jason P. White, Alexis Torres, Xavier Celaya, Priya Ramaiah, Samuel M. McClure, Gene A. Brewer, Robert W. Bina, Terry Lohrenz, Brooks Casas, Pearl H. Chiu, Marina Vannucci, Kenneth T. Kishida, Mark R. Witcher, P. Read Montague. Noradrenaline tracks emotional modulation of attention in human amygdala. Current Biology, 2023