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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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中大研究發現「認知靈活性」調節機制 多巴胺失調可致靈活性受損

香港中文大學(中大)醫學院生物醫學學院的腦神經研究人員,最近發現影響哺乳類動物適應新環境能力的大腦調節機制,並發現大腦釋放多巴胺的系統失調或可導致認知靈活性受損。研究結果已在國際科學期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences of USA》發表。  

 

「認知靈活性」與腦神經及精神系統疾病息息相關

「認知靈活性」是指我們在生活環境發生變化或規則上遇到轉變時作出相應調節的能力,避免犯錯。例如辦公室搬到新的樓層,初時可能會記錯前往舊辦公室的樓層。一般人只會犯一兩次這樣的錯誤,但某些人可能需要更長時間適應。即是說,「認知靈活性」愈高,我們便能愈快察覺舊策略不能發揮作用,並盡快採取有效的新行動,這能力對日常生活十分重要。

 

這與我們的大腦如何同時處理和操控兩個概念,或從一個概念切換到另一個概念有關。部分腦神經疾病與精神疾病,例如強迫症和精神分裂症,患者的「認知靈活性」可能出現障礙。此外,神經系統退化疾​​病如柏金遜症和阿茲海默症,患者變得「頑固」也可能與認知靈活性下降有關。  

 

缺少多巴胺可損大腦的切換策略能力

一直以來,科學家對「認知靈活性」的大腦訊息傳遞路徑及其調節機制並不十分清楚。由中大醫學院生物醫學學院及蔡永業腦神經科學中心容永豪教授柯亞教授領導的研究,就為此提供線索。

 

研究團隊對實驗小鼠進行一項策略切換任務實驗,將小鼠放在迷宮的十字路口,先訓練牠們按照一個特定策略(如總是右轉)尋找正確路線以獲取食物。當小鼠學會遵照第一個規則後,研究人員會改變指示(如跟隨圖像提示,不再指定方向),並觀察牠們在掌握新規則前後犯錯的次數和模式。

 

中大醫學院生物醫學學院教授及蔡永業腦神經科學中心主任容永豪教授表示:「透過應用最先進的研究技術,包括光遺傳學、膜片鉗電生理記錄和研發新的病毒分子工具,研究團隊確認切換策略與學習新策略所需的能力並不相同。更重要的是,團隊發現『認知靈活性』與大腦的前額葉皮質區和伏隔核之間的訊息傳遞有關,透過激發或抑制這個路徑的運作,就可以調節大腦的切換策略的能力。」

 

研究的另一個關鍵發現與多巴胺有關。多巴胺是腦內一種化學物質於腦細胞間傳遞訊息。是次研究發現釋放於伏隔核中的多巴胺,能夠調節來自前額葉皮層的信號,對於促進大腦切換策略的能力至關重要。

 

中大醫學院生物醫學學院副教授兼蔡永業腦神經科學中心硏究員柯亞教授表示:「這些發現可以解釋為什麼一些腦部疾病例如柏金遜症、強迫症行為和專注力缺乏症,患者的行為較不靈活,並經常堅持同一種做事方法。這可能是由於大腦中的某些多巴胺系統失調,影響大腦的『認知靈活性』。這發現不僅促進對策略切換靈活性的神經路徑有更好的理解,亦有助日後研究『認知靈活性』障礙的治療方法。」

 

中大醫學院生物醫學學院一項最新研究,發現影響哺乳類動物適應新環境能力的大腦調節機制。 (左起) 中文大學醫學院生物醫學學院副教授柯亞、博士後研究員耿红岩及教授容永豪。

中大醫學院生物醫學學院一項最新研究,發現影響哺乳類動物適應新環境能力的大腦調節機制。 (左起) 中文大學醫學院生物醫學學院副教授柯亞、博士後研究員耿红岩及教授容永豪。

研究亦發現釋放於伏隔核中的多巴胺,能夠調節來自前額葉皮層的信號,對於促進大腦切換策略的能力至關重要。

研究亦發現釋放於伏隔核中的多巴胺,能夠調節來自前額葉皮層的信號,對於促進大腦切換策略的能力至關重要。

研究團隊對實驗小鼠進行一項策略切換任務實驗,並觀察牠們在掌握新規則前後犯錯的次數和模式。

研究團隊對實驗小鼠進行一項策略切換任務實驗,並觀察牠們在掌握新規則前後犯錯的次數和模式。

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