研究表明，心跳加速可能会改变大脑的决策回路

焦虑、成瘾和其他精神疾病的特征通常是科学家所说的强烈觉醒状态:心跳加速、血压升高、呼吸缩短、做出“糟糕”的决定。为了了解这些状态如何影响大脑的决策过程，西奈山伊坎医学院的科学家们分析了之前对非人类灵长类动物的研究数据。他们发现，大脑的两个决策中心包含可能专门监控身体内部动态的神经元。此外，高度的觉醒状态似乎通过将一些决策神经元转变为内部状态监视器来重新连接其中一个中心。

“我们的研究结果表明大脑大脑的决策回路可能被连接起来，以不断监测和整合体内发生的事情。正因为如此，我们的觉醒水平的变化可以改变这些回路的工作方式，”西奈山纳什家庭神经科学系和弗里德曼大脑研究所的副教授、该研究的资深作者彼得·鲁德贝克博士说PNAS(美国国家科学院院刊)。“我们希望这些结果能帮助研究人员更好地了解一些精神疾病背后的大脑区域和基本细胞过程。”

这项研究由医学博士藤本敦(Atsushi Fujimoto)领导，他是鲁德贝克实验室的讲师，之前曾研究过大脑如何控制冒险行为。

多年来，科学家们一直将激励和决策表现之间的关系描述为“u形曲线”。基本上，一点点的兴奋——比如一杯咖啡之后的经历——可能会产生最佳表现。但是过多或过少的兴奋都会增加大脑做出缓慢或错误决定的几率。

这项研究的初步结果支持了这一观点。研究人员分析了之前一组测试三人能力的实验数据恒河猴在获得两种奖励之间做出决定:要么是很多美味的果汁，要么是一点点。鲁德贝克博士在美国国家心理健康研究所做博士后时进行了这些实验。不出所料，猴子们总是选择喝更多的果汁，平均而言，当它们的心跳加快时，它们做出这个决定的速度会更快，这支持了一种观点，即兴奋的状态会促进更好的表现。

接下来，研究人员分析了电活动记录来自大脑两个决策中心的神经元，分别是眶额皮层和背前扣带皮层。

他们发现，这两个区域大约六分之一的神经元的活动与心率的波动有关。换句话说，如果动物的心率发生变化，那么这些细胞的活动也会发生变化，要么加快，要么减慢。这种活动似乎不受猴子获得不同奖励的决定的影响。与此同时，每个区域中其余细胞的活动似乎主要与决策过程有关。

脑部扫描研究表明，身体的觉醒会改变这些决策中心的活动。藤本博士说:“我们的研究结果在细胞水平上支持了这一观点，并表明这些神经元的唯一工作是跟踪身体的内部状态。”“我们的下一个问题是:‘在患有焦虑、成瘾和其他精神疾病的患者身上看到的那种高唤醒状态可能会发生什么?＇＂

为了回答这个问题，研究人员分析了每只动物的杏仁核(大脑的情感中心)被手术关闭后获得的数据。这使心率每分钟提高了15次。现在，在这种高唤醒状态下，动物的心跳越快，它们选择奖励的速度就越慢。这表明，当动物的觉醒状态增强时，它实际上阻碍了决策过程。

当研究小组观察神经活动时，他们发现了更有趣的事情。高唤醒状态似乎改变了神经元在决策过程中扮演的角色。在两个大脑中心，研究人员发现了参与决策过程的神经元数量减少的证据。此外，在前扣带皮层背侧，似乎追踪内部状态的神经元数量略有增加。这改变了这一区域的信息平衡，就好像决策的神经信号被唤醒“劫持”了一样。

“虽然不是决定性的，但我们的研究结果表明，高度兴奋的状态会退化，并控制大脑中的决策回路，”鲁德贝克博士说。“我们计划继续研究觉醒如何影响高级大脑功能，以及这如何导致精神疾病。”