心灵之窗:一个关键的神经递质也控制瞳孔的大小

“效果是如此强烈,我们立即知道到重要的事情上,”尼古拉Grujic回忆,瑞士苏黎世联邦理工学院的运动动力学实验室的博士后。通过一系列的初始实验老鼠,他研究了所谓的促食素神经元,实验室的主要研究领域之一。他观察到,刺激神经细胞引起学生们的老鼠明显扩张。“经常神经刺激的影响,迷失在测量数据的噪声,我们不得不刻意过滤为了找到他们。这一次,情况就不同了。效果是显而易见的,”他说。

在1998年第一次描述了促食素神经元从下丘脑延伸到所有其他的大脑区域,包括那些控制意识和自主功能。这些神经元参与调节睡眠-觉醒转换注意力,奖励制度,食欲和能量消耗。

正常学生状态的必要条件

Grujic测量显示,促食素神经元直接影响个体的情绪状态的核心特征:它不仅是光刺激引起学生的变化大小而且精神紧张和情绪的印象。适切地称为方言的心灵之窗,学生们通常用于医学和心理检查:瞳孔大小可以提供一个标准的关注和其他有机体的无意识控制的功能。

到目前为止,瞳孔大小与光的主要决定因素被认为是去甲肾上腺素-称为应激激素及其受体系统。但是现在,ETH研究者表明,相反,这个角色应该归功于神经递质促食素及其受体系统。去甲肾上腺素神经元实际上是无法维持正常的学生状态没有促食素的神经细胞。如果促食素系统关闭,学生还是太过狭隘的。“从本质上讲,去甲肾上腺素神经元奴隶促食素神经元,“乙教授丹尼斯•Burdakov说眉飞色舞地描述这种依赖关系。

链接到嗜睡症

在他们的实验中,研究人员还建立了一个神经细胞活动和瞳孔直径之间存在剂量依赖的相关性联系。“学生们告诉我们确切地活跃在下丘脑促食素神经元,“Burdakov说。

除了提供大脑研究者测量活动促食素的新方法,这对治疗开辟了新的途径。有一个历史悠久的联系中断促食素监管和睡眠障碍的嗜睡症。然而最近,链接也被观察到其他神经系统疾病如阿尔茨海默氏症、中风和遗传障碍氏综合症。在最后一个条件,在间脑故障,或间脑——下丘脑坐落,导致严重的身体认知和代谢症状。

这四个条件有睡眠障碍的组件。在未来,检查瞳孔大小有助于更精确地研究促食素的影响在这些条件——甚至可能简化和改进诊断、Burdakov说。目前,嗜睡症仍然需要诊断腰椎穿刺,这是一种侵入性手术。

解锁意识调节

作为一个神经学家,Grujic认为他的发现主要是更好地理解的关键核心功能我们的意识是如何监管的。”实现关注熟悉的之间的平衡,让我们的思想徘徊和探索周围的世界是一个重要的组成部分,我们适应新形势的能力,”他说。注意力缺陷障碍的患病率和范围被诊断出今天是多么艰难的维持这种平衡,Grujic说。

促食素是几个neuromodulatory系统之一(其他包括去甲肾上腺素和5 -羟色胺)调节平衡。这些系统的平衡的一种方式或另一个根据生物的需求。在人类进化的早期,例如,饥饿的狩猎采集者必须到处寻找食物来源。如果他们发现奖励的东西吃,他们然后把注意力的环境为了能够监视更多的食物。当早期人类终于满足,他们可以把注意力转向满足其他需求。

多个神经元子集为特定的功能

促食素神经元的在他们的研究中,Burdakov研究小组成功地识别子集,参与多种神经功能,从而在不同组件的平衡。使用一种特殊的荧光显微镜,科学家们观察到个别促食素神经元的反应相比,老鼠和瞳孔大小变化。他们使用双光子显微镜,可以观察单个细胞在大脑的活动。

研究人员发现神经元的活动与瞳孔大小呈正相关,因此用鼠标的唤醒水平,和其他的活动负相关。他们还遇到了一些细胞,影响瞳孔大小和回应奖励,以及其他被连接的两个因素之一。

高级候选人的监管我们的意识

这些专业在促食素神经元子集的识别提供了一个初步了解这些都是有线的方式支持中央的功能我们的意识。更重要的是,Grujic说促食素的影响许多不同的行为状态,从关注,睡眠交换和刺激食欲和能量消耗,使其成为一个主要候选人的高级监管。

ETH的研究人员的发现打开的门更多的科学途径询问其他神经元子集的识别,以及他们如何相互作用——彼此和5 -羟色胺和去甲肾上腺素系统。研究者假设回答这些问题不仅将导致一个更详细的了解我们的监管至关重要的功能。他们也预见利益关注和睡眠障碍的诊断和治疗和相关的条件。和阿尔茨海默氏症和中风的例子表明,这些好处可能大于他们起初看起来。