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https://www.med.cuhk.edu.hk/press-releases/cuhk-study-discovers-pathway-that-links-to-cognitive-flexibility-dopamine-dysregulation-may-lead-to-ability-impairment
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中大研究发现「认知灵活性」调节机制 多巴胺失调可致灵活性受损

香港中文大学(中大)医学院生物医学学院的脑神经研究人员,最近发现影响哺乳类动物适应新环境能力的大脑调节机制,并发现大脑释放多巴胺的系统失调或可导致认知灵活性受损。研究结果已在国际科学期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences of USA》发表。

 

「认知灵活性」与脑神经及精神系统疾病息息相关

「认知灵活性」是指我们在生活环境发生变化或规则上遇到转变时作出相应调节的能力,避免犯错。例如办公室搬到新的楼层,初时可能会记错前往旧办公室的楼层。一般人只会犯一两次这样的错误,但某些人可能需要更长时间适应。即是说,「认知灵活性」愈高,我们便能愈快察觉旧策略不能发挥作用,并尽快采取有效的新行动,这能力对日常生活十分重要。  

 

这与我们的大脑如何同时处理和操控两个概念,或从一个概念切换到另一个概念有关。部分脑神经疾病与精神疾病,例如强迫症和精神分裂症,患者的「认知灵活性」可能出现障碍。此外,神经系统退化疾​​病如柏金逊症和阿兹海默症,患者变得「顽固」也可能与认知灵活性下降有关。

 

缺少多巴胺可损大脑的切换策略能力

一直以来,科学家对「认知灵活性」的大脑讯息传递路径及其调节机制并不十分清楚。由中大医学院生物医学学院及蔡永业脑神经科学中心容永豪教授柯亚教授领导的研究,就为此提供线索。   研究团队对实验小鼠进行一项策略切换任务实验,将小鼠放在迷宫的十字路口,先训练它们按照一个特定策略(如总是右转)寻找正确路线以获取食物。当小鼠学会遵照第一个规则后,研究人员会改变指示(如跟随图像提示,不再指定方向),并观察它们在掌握新规则前后犯错的次数和模式。

 

中大医学院生物医学学院教授及蔡永业脑神经科学中心主任容永豪教授表示:「透过应用最先进的研究技术,包括光遗传学、膜片钳电生理记录和研发新的病毒分子工具,研究团队确认切换策略与学习新策略所需的能力并不相同。更重要的是,团队发现『认知灵活性』与大脑的前额叶皮质区和伏隔核之间的讯息传递有关,透过激发或抑制这个路径的运作,就可以调节大脑的切换策略的能力。」

 

研究的另一个关键发现与多巴胺有关。多巴胺是脑内一种化学物质於脑细胞间传递讯息。是次研究发现释放於伏隔核中的多巴胺,能够调节来自前额叶皮层的信号,对於促进大脑切换策略的能力至关重要。

 

中大医学院生物医学学院副教授兼蔡永业脑神经科学中心硏究员柯亚教授表示:「这些发现可以解释为什么一些脑部疾病例如柏金逊症、强迫症行为和专注力缺乏症,患者的行为较不灵活,并经常坚持同一种做事方法。这可能是由於大脑中的某些多巴胺系统失调,影响大脑的『认知灵活性』。这发现不仅促进对策略切换灵活性的神经路径有更好的理解,亦有助日后研究『认知灵活性』障碍的治疗方法。」

 

中大医学院生物医学学院一项最新研究,发现影响哺乳类动物适应新环境能力的大脑调节机制。 (左起) 中文大学医学院生物医学学院副教授柯亚、博士后研究员耿红岩及教授容永豪。

中大医学院生物医学学院一项最新研究,发现影响哺乳类动物适应新环境能力的大脑调节机制。 (左起) 中文大学医学院生物医学学院副教授柯亚、博士后研究员耿红岩及教授容永豪。

研究亦发现释放於伏隔核中的多巴胺,能够调节来自前额叶皮层的信号,对於促进大脑切换策略的能力至关重要。

研究亦发现释放於伏隔核中的多巴胺,能够调节来自前额叶皮层的信号,对於促进大脑切换策略的能力至关重要。

研究团队对实验小鼠进行一项策略切换任务实验,并观察它们在掌握新规则前后犯错的次数和模式。

研究团队对实验小鼠进行一项策略切换任务实验,并观察它们在掌握新规则前后犯错的次数和模式。

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