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研究人员利用先进的技术以单细胞分辨率进行全脑成像

这项发现发表在2020年1月14日的PNAS在线期刊上,还确定了与饮酒有关的几个先前未被怀疑的大脑区域,为更好地理解和治疗人类的酒精依赖提供了新的研究目标。

“成瘾的神经科学取得了长足的进步,但始终侧重于有限的大脑回路和神经递质,主要是多巴胺能神经元,杏仁核和前额叶皮层,”高级作者Olivier George博士说,加州大学圣地亚哥分校医学院精神病学系。

“研究小组多年来一直在争论'他们的'大脑回路是否是成瘾的关键。我们的研究结果证实了这些区域很重要,但事实是,我们看到功能性大脑结构的如此巨大改建确实令人震惊。就像研究太阳系,然后发现它背后有一个整个宇宙,这表明如果您真的想了解导致成瘾的神经生物学机制,您不仅需要看少数几个大脑区域,还需要看一下在整个大脑中,您需要退后一步,考虑整个器官。”

乔治说,这些发现进一步破坏了成瘾仅仅是心理状况或生活方式后果的观点。他说:“您对这种观点仍然如此普遍感到惊讶。”“在这里观察到的功能结构的全脑重构不是'正常的'。在幼稚的动物中没有观察到这种现象,在娱乐性喝酒的动物中没有观察到这种现象,仅在有酒精依赖史并且大量饮酒的动物中观察到过,在许多脑部疾病中都观察到了这种大脑模块性的下降。包括阿尔茨海默氏病,脑外伤和癫痫发作。”

脑模块性是这样的理论,即大脑中存在专门负责不同,特定认知过程的功能区域。例如,人脑的额叶参与执行功能,例如推理和计划,而位于大脑下部后方的梭形面部区域参与面部识别。

乔治说,降低的模块化可能会干扰“正常的神经元活动和信息处理,并且会导致戒酒期间在小鼠中观察到认知障碍,情绪困扰和强烈的渴望”。

由于测试的格式,George说,不清楚降低的模块化是否是永久性的。“到目前为止,我们只知道禁欲至少要持续一周。我们还没有测试更长的禁欲时间,但这是我们的目标之一。”

George及其同事使用了多种新兴的成像技术来创建他们的小鼠大脑全脑图集,能够在单细胞水平上对其进行查看。他们说,结果是第一,提供了前所未有的数据和见解。

“这种新方法使我们能够探索一个全新的宇宙。它可以回答许多问题。我现在最感兴趣的是弄清楚这些脑部改变开始的时间以及它们持续多长时间。这对于理解至关重要当人们开始成瘾时,以及何时大脑恢复正常(如果有的话)。我们也非常感兴趣将酒精依赖的大脑网络与其他药物(例如可卡因,尼古丁和甲基苯丙胺)进行比较。”

成像方法尚不能用于更大更复杂的人脑。乔治说:“我认为现在不可能在人类中做到这一点,而这项技术还不存在。”“但是当我15年前开始进行这项研究时,这种技术根本就不存在,而且我从未想象过它会实现,所以谁知道未来会带来什么。”

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