小鼠研究表明,加快脑损伤后恢复的是活动,而不是休息

大脑如何恢复
桶状皮层横切面(用白色虚线标记)取自老鼠的大脑。图源:Kate Hong/布鲁诺实验室/哥伦比亚大学祖克曼研究所

哥伦比亚大学对老鼠进行的一项新研究表明,从脑损伤中恢复时,重新投入工作可能比长时间休息更有效。这些发现提供了一个令人信服的例子,说明大脑在应对创伤时具有非凡的适应能力。他们还指出了新的、以活动为中心的治疗策略,这些策略有一天可能会让脑损伤或中风后希望恢复行动能力的患者恢复得更快、更完全。

今天的杂志报道了这项研究自然

“长时间的休息应该是大脑健康恢复的关键,但我们的研究这项研究的资深作者、哥伦比亚大学莫蒂默·b·扎克曼脑脑行为研究所的首席研究员兰迪·布鲁诺博士说:“这表明,在受伤后立即重新激活大脑实际上比让它休息更有帮助。这是一个完全出乎意料的观察。”“虽然这些发现强调了大脑的复杂性,但我们才刚刚开始梳理其本质,但它们也为研究严重脑损伤的更有效康复工作提供了新的途径。”

今天的研究标志着研究团队多年来努力解开大脑工作原理的重要一步.大脑皮层是哺乳动物大脑中最大的区域,在许多功能中起着关键作用,从视觉和嗅觉到运动和记忆。在对小鼠的这项研究中,研究人员专注于动物大脑的一部分被称为这被认为是在老鼠移动胡须打击物体时感知和分析信号的关键。

“老鼠用胡须来感知周围的环境,就像我们用手指一样,”布鲁诺实验室的博士后助理、论文的第一作者Y. Kate Hong博士说。

研究人员把老鼠放在一个黑暗的盒子里,训练它们用胡须寻找附近的物体。当老鼠发现这个物体时,它们用爪子拉动一个控制杆,放出水作为奖励。传统观点认为,这种探测任务几乎完全依赖于感觉皮层的功能——在这种情况下,是桶状皮层。

为了证实这一点,研究人员使用激光暂时关闭桶状皮层细胞,这是一种被称为光遗传学的流行技术。不出所料,当细胞被关闭时,动物很难快速移动。当研究小组永久性地移除它们的桶状皮层时,这些动物第二天就不能执行任务了。

但在第二天,这些动物的表现突然恢复到原来的水平。洪博士说:“这非常令人惊讶,因为这表明触觉,比如基于胡须的触觉,可能并不完全依赖于大脑皮层。”“这些发现挑战了人们普遍持有的以皮层为中心的观点,即大脑如何驱动触摸感知。”

实验过程中电杆在须可及范围内移动时须移动的高速视频。图源:Kate Hong/布鲁诺实验室/哥伦比亚大学祖克曼研究所

研究人员怀疑,其他更原始的大脑区域可能比之前已知的更大程度上参与了这一假设,该团队目前正在研究这一假设。

洪博士说:“感官信息并不局限于一个特定的大脑区域,而是分布在许多区域。”“这种冗余使大脑能够以多种方式解决问题,并在大脑受伤时起到保护作用。”

但是为了恢复,动物们只是需要休息一天,还是需要再次暴露在任务中?为了找到答案,研究小组进行了另一轮实验,有一个关键的区别:他们让老鼠休息三天,然后再让它们接受这项任务。

这一次,小鼠表现出不完全康复。虽然它们最终恢复了一些感觉,但比第一组老鼠恢复得慢。快速恢复的关键似乎在于尽早重新投入工作,而不是时间的流逝。

至于为什么不管做什么,所有老鼠在头24小时的表现都如此糟糕?原因可能在于大脑刚刚经历的干扰。

布鲁诺博士说:“大脑皮层几乎连接着大脑中的所有其他结构,因此操纵它可能会暂时破坏连接的结构——本质上是对那些正常情况下会产生某种行为的区域进行电击。”“也许这种突然而短暂的感觉丧失是由于动物的能力最初的破坏,而不是由于储存在桶皮层本身的任何信息的损失。”

哥伦比亚大学的研究小组所做的操作与中风的人。布鲁诺博士和他的团队警告说,他们对啮齿动物的研究不能直接应用于人类。但他们希望他们的发现能被神经学家进一步探索,以缩短患者的恢复时间。

“当人们中风时,我们往往会让他们失去行动能力;恢复看似简单的任务——走路、抓握——可能是一条漫长的路,”布鲁诺博士说。“我们的研究结果表明,在某些情况下,也许可以更早地让患者重新参与这些活动,以加速康复。”

更多信息:Y. Kate Hong等人,没有桶状皮层时的感觉、运动和学习,自然(2018)。DOI: 10.1038 / s41586 - 018 - 0527 - y
期刊信息: 自然

所提供的哥伦比亚大学
引用:小鼠研究表明,活动,而不是休息,加速脑损伤后的恢复(2018,9月17日),检索自2022年12月13日//www.puressens.com/news/2018-09-mouse-reveals-rest-recovery-brain.html
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