5-羟色胺如何平衡大脑内部的交流

我们的大脑一直在不停地“自言自语”。这些内部交流通常也会受到外部感官事件的狂轰滥炸。因此，这两个神经过程的影响需要进行永久性的微调，以避免它们的不平衡。

德国波鸿鲁尔大学(RUB)的一组科学家揭示了神经递质5-羟色胺在这种情况下的作用。他们发现，不同的5 -羟色胺能受体类型以一种可分离的方式控制着两种信息流的获取。

这一发现可能有助于诊断和治疗与5-羟色胺系统功能障碍相关的神经疾病。这项研究在线发表在4月7日的eLife 期刊上。

影响大脑中不同的信息流

下面的日常生活示例可能勾勒出大脑需要解决的任务。

想象与你的家人共进晚餐，你们正在就如何正确组织一些内部事务而进行着激烈的争论。突然电话响了，你去接电话，而家庭讨论仍在继续。为了听清楚电话内容，其他人必须把声音放低，否则打电话的人就需要大声说话。因此，每一次内部对话和外部电话的音量都需要适当调整，以确保信息传递不受干扰。

就像这个故事一样，大脑也有类似的过程，而5-羟色胺就充当了调节的作用。5-羟色胺是中枢神经系统的一种神经递质，通常被称为“快乐激素”，因为它有助于大脑状态的改变，并常常与情绪变化有关。

现在，RUB团队的研究表明，5-羟色胺也参与了当前感官输入和正在进行的大脑信号的调节。

用光控制5-羟色胺的神经元释放

RUB神经科学家在研究视觉信息皮层处理的实验中发现了潜在的机制。在他们的研究中，他们使用了转基因小鼠，在小鼠体内5-羟色胺的释放可以通过光来控制。这一小鼠系是由普通动物学和神经生物学系的Stefan Herlitze教授开发的，能够通过植入光导纤维来激活5-羟色胺能神经元。

RUB团队将这一技术与光学成像相结合，发现视觉脑中5-羟色胺水平的增加，会同时抑制正在进行的活动和由视觉刺激引起的活动。两种类型的受体在这里起着明显的主要作用。

研究的第一作者Zohre Azimi说：“这让我们很惊讶，因为这两种受体不仅在特定的神经元中共同表达，而且广泛分布在大脑不同类型的细胞中。”这些受体的可分离作用使得大脑内部信息的传递和被唤起的感觉信号得到不同程度的调节。

低5-羟色胺水平，通常发生在晚上睡觉的时候，有利于大脑内部的交流，因此，可能促进做梦的重要功能。

另一方面，这些受体之间相互作用的功能障碍，可能会过度强调内部或外部驱动的信息通道。例如，由遗传易感性引起的不规则5-HT受体分布，可能在对内外世界的不平衡感知中变得明显，类似于抑郁症和自闭症的临床表现。

促进对5-羟色胺作用的理解

科学家们希望他们的发现有助于更好地了解5-羟色胺如何影响大脑的基本过程。反过来，他们的研究可能引发未来对开发受体特异性药物的研究，从而使5-羟色胺相关的精神疾病患者受益。

参考文献

Zohre Azimi, Ruxandra Barzan, et al. Separable gain control of ongoing and evoked activity in the visual cortex by serotonergic input. eLife, 2020; 9 DOI: 10.7554/eLife.53552