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为探究东莨菪碱(SCO)对时间准备的影响,研究人员以雄性猕猴为对象开展研究。结果发现,SCO 给药后平均反应时间(RTs)缩短且保留前周期效应,还使多巴胺 D1 受体结合增加。该研究为相关认知机制研究提供新视角。
在复杂多变的世界里,生物为了更好地生存,都有着一种神奇的能力 —— 能下意识地预判未来事件发生的时间,这就是 “时间准备”。想象一下,我们过马路时,会根据过往车辆的行驶规律,找准合适的时机快速通过,这背后就离不开时间准备。在实验室中,科学家常用简单反应时间任务(SRTT)里的可变前周期范式来研究它。前周期(FP)指的是警告刺激和目标刺激出现之间的时长,当 FP 随机变化时,人们对长 FP 的目标刺激反应时间往往更短,这就是 FP 效应,它反映了注意力随时间的提升,也是时间注意力的行为指标 。
同时,时间准备还受前一次试验 FP 长度的影响,这就是顺序效应。比如,当前一次 FP 较长时,这次短 FP 试验的反应速度会变慢;而长 FP 试验的反应速度则不太受前一次 FP 长度的影响,顺序效应与短期记忆机制有关。但一直以来,有个问题困扰着科学界:药物诱导的短期记忆损伤对顺序效应有怎样的直接影响呢?
为了解开这个谜团,来自国外的研究人员开启了一项重要研究。他们选用了东莨菪碱(Scopolamine,SCO),这是一种毒蕈碱型胆碱能受体(mAChR)拮抗剂,此前研究发现它能诱导短期记忆损伤 。研究人员想看看,在 SCO 给药 120 分钟这个关键时间点,它对时间准备会产生怎样的影响。
研究人员开展的这项研究成果发表在了《Behavioural Brain Research》上,具有十分重要的意义。它为理解大脑认知机制提供了新的线索,有助于后续进一步探索神经系统疾病中认知功能障碍的发病机制,或许未来还能为相关疾病的治疗提供新的方向。
在研究过程中,研究人员用到了几个主要的关键技术方法。首先是行为学测试,让猕猴进行可变 FP 范式的 SRTT 任务,以此来评估猕猴的反应时间(RTs)。其次是正电子发射断层扫描(PET)成像技术,使用多巴胺 D1 受体放射性配体([11C] SCH23390),在猕猴清醒状态下进行 PET 成像,从而检测多巴胺传递情况。
下面来看具体的研究结果:
- 任务完成率分析:在给予对照药物(VEH)的情况下,三只猕猴(Monkey G、Monkey S、Monkey T)表现出稳定且较高的正确率,说明它们都经过了充分的训练。而 SCO 给药后,Monkey G 和 Monkey S 的正确率显著降低,不过 Monkey T 的正确率没有受到明显影响。
- 行为学结果:研究人员发现,SCO 给药后,猕猴的平均 RTs 缩短了,但 FP 效应依然存在。通常情况下,SCO 被认为会使反应变慢,而且遗漏率(可作为唤醒水平的指标)增加往往伴随着 RT 延长,但在该研究中,SCO 给药后遗漏率在 Monkey G 和 Monkey S 中显著增加,RT 却缩短了。
- PET 成像结果:PET 成像显示,SCO 给药后,猕猴壳核内多巴胺 D1 受体结合显著增加 。这表明 SCO 可能通过影响多巴胺 D1 受体的传递,进而对时间准备产生影响。
综合研究结论和讨论部分,此次研究首次发现猕猴在 SCO 给药后 RTs 缩短这一现象。研究人员推测,这一现象可能是 SCO 诱导的短期记忆损伤与增强的多巴胺 D1 受体传递相互作用的结果。该研究为揭示时间准备的神经机制提供了新的证据,同时也为深入研究胆碱能和多巴胺能系统在认知过程中的作用奠定了基础,有助于推动相关领域对大脑认知功能的进一步探索。