解开大脑的生命支持网络

被称为下丘脑的大脑部分很小但很强大 - 它控制着对生存至关重要的基本行为和生理学。这些包括饮食，性和防御行为，睡眠，以及体温，体液平衡和身体对压力的反应等生理控制。

由USC Dornsife领导的一项研究发表于3月25日的“美国国家科学院院刊”，该研究提供了第一个基于高度详细的网络图的全球网络模型 - 下丘脑的内部运作。这被认为是大脑中最关键的部分，因为它支持所有哺乳动物，鱼类，鸟类和许多其他动物的生命。

该研究是确定哺乳动物神经系统结构组织的持续努力的一部分，科学家将其称为“神经元项目”。该项目是一项开创性工作，旨在更好地了解大脑，这是已知宇宙中最复杂的生物结构。科学家目前的工作重点是完成基于其灰质区域连接的哺乳动物大脑模型。

最终，他们希望扩展模型以包括整个神经系统和身体之间的联系，这些联系称为“神经元”。这一成就与不同类型脑细胞的网络地图相结合，将彻底改变从心理学到医学等众多学科的研究。

为了建立下丘脑的网络模型，科学家们对65个确定的下丘脑区域的每一个连接数据进行了严格的分析，并跨越了40年的大脑研究。对该数据的计算机分析揭示了一种分层组织，其由大脑每侧的下丘脑65个区域的子网络组成。

在下丘脑两侧65个区域内和之间的16,770个可能的连接中，由Hahn和他的同事整理的数据集表明其中有近8000个存在。“这表明下丘脑具有非常高度相关的内部网络，”USC Dornsife文学，艺术和科学学院的生物科学助理教授(研究)和该研究的主要作者Joel Hahn说。

网络的计算机分析还表明，大脑两侧的两个高级子网络在控制行为或身体生理方面显着相关。(见图)

此外，最高度连接的区域或集线器位于生理学相关的控制网络中。哈恩说，这个组织认为下丘脑可能优先考虑生理过度控制行为。“从生存的角度来看，这个组织是有道理的，因为行为取决于能干的身体，”他说。科学家们还探索了较低级别的子网络，揭示了可能与多种疾病相关的新型关联，包括阿尔茨海默病等神经退行性疾病，以及影响下丘脑发挥核心作用的一种或多种功能的行为障碍。

最后，当他们开发模型时，科学家们还发现了另一个发现：下丘脑中神经元信号的传递似乎主要受到神经元抑制的支配。科学家在分析抑制和兴奋(刺激)神经传递的遗传标记时发现了这一发现。首先，他们在整个下丘脑中形成了激发和抑制图。然后，他们将地图与新网络模型进行了比较。

他们发现，神经元抑制与下丘脑最高度连接的网络节点(中枢)密切相关。哈恩说，这表明整体而言，下丘脑受到限制，但已准备好采取行动。

他将它比作通过打开或关闭闸门释放的水坝后面的水。“我们不知道这一发现的功能后果，”哈恩说。“但从机械的角度来看，从一个准备采取行动的系统中消除抑制能够快速实现结果。因此，它可能对生存有益。”

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