为什么有些人难以适应新信息,固守过时的信念?
麻省理工学院的科学家可能找到了关键原因。一种新发现的基因突变似乎会破坏帮助我们更新对世界认知的大脑回路。当这一系统失效时,即使现实发生变化,大脑仍可能固守旧观念。
在小鼠实验中,研究人员发现这种突变干扰了大脑根据新输入信息调整决策的能力,这一问题与精神分裂症中观察到的认知症状极为相似。
该突变发生在GRIN2A基因上,此前大规模遗传学研究已将其与精神分裂症联系起来。研究结果表明,针对这一回路可能最终有助于改善某些患者的认知功能。
"如果这一回路不能良好工作,你就无法快速整合信息,"麻省理工学院脑与认知科学系詹姆斯·W.和帕特里夏·T.波伊特拉斯教授、哈佛大学-麻省理工学院布罗德研究所成员、麻省理工学院麦戈文脑研究所副所长冯国平表示,"我们相当确信这一回路是导致认知障碍的机制之一,而认知障碍是精神分裂症病理的重要组成部分。"
冯国平和塔夫茨大学精神病学与神经科学副教授迈克尔·哈拉萨是发表在《自然神经科学》杂志上这项研究的资深作者。周婷婷和何一云领导了此项研究。
无法更新的大脑
精神分裂症长期以来被认为有很强的遗传基础。约1%的人群会患上这种疾病,但如果直系亲属患病,风险会上升至10%,同卵双胞胎的风险甚至高达50%。
多年来,研究人员已确定了100多个与精神分裂症相关的基因变异。其中许多位于DNA的非编码区域,这使得其作用难以解读。
为了获得更清晰的答案,科学家转向了全外显子组测序,重点关注编码蛋白质的基因。通过分析约2.5万名精神分裂症患者和10万名非患者的基因,他们确定了10个突变会显著增加患病风险的基因。
其中之一就是GRIN2A基因。
该基因帮助形成NMDA受体的一部分,在大脑信号传递和学习中发挥核心作用。
为何大脑会"卡住"
为了解这一突变如何影响行为,研究人员对小鼠进行了基因工程改造,使其携带相同的基因变化。
虽然小鼠不会经历幻觉或妄想(与现实脱节),但它们可以模拟相关问题,如难以适应新信息。
多年来,科学家一直怀疑精神分裂症可能涉及大脑更新信念的能力下降。
"我们的大脑可以形成对现实的先验信念,当感官输入进入大脑时,神经典型大脑可以利用这一新输入来更新先验信念。这使我们能够生成接近现实的新信念,"周婷婷解释道,"在精神分裂症患者身上发生的是,他们过于重视先验信念。他们没有充分利用当前输入来更新先前的信念,因此新信念与现实脱节。"
揭示问题的实验
为了测试这一理论,研究人员设计了一项决策任务。
小鼠必须在两个杠杆之间做出选择。一个提供小奖励但需要多次按压,另一个提供更大奖励但按压次数较少。
起初,所有小鼠都偏好更好的选项。但随着时间推移,获取更大奖励所需的努力增加。
健康小鼠会适应变化。当任务效率降低时,它们会切换到更简单的选项并坚持选择。
携带GRIN2A突变的小鼠则表现困难。它们来回切换,花了很长时间才确定最佳选择。
"我们发现神经典型动物在这种变化的环境中能做出适应性决策,"周婷婷说,"它们能在价值相等点附近从高奖励侧切换到低奖励侧,而突变动物的切换要晚得多。与野生型动物相比,它们的适应性决策要慢得多。"
支持灵活思维的大脑回路
研究人员将问题追溯到一个特定的大脑区域——背内侧丘脑。该区域与前额叶皮层相连,形成支持决策和灵活思维的回路。
该区域的神经元似乎追踪每个选项的价值,帮助引导选择。研究团队还观察到不同的活动模式,取决于小鼠是在探索选项还是决定坚持某个选择。
逆转效果
在一项引人注目的结果中,研究人员成功逆转了行为问题。
使用光遗传学技术,他们使背内侧丘脑中的神经元能够对光产生反应。当这些神经元被激活时,小鼠开始表现得更像正常小鼠。
这表明该回路本身在症状中起着直接作用。
对精神分裂症的意义
只有少数精神分裂症患者携带GRIN2A基因突变。然而,研究人员认为,这一回路可能代表一个共同通路,对不同类型精神分裂症的认知障碍都有贡献。
如果是这样,它可能成为针对改善思维和决策能力新疗法的有希望靶点。
研究团队目前正在努力确定可能通过药物靶向的回路特定部分。
参考文献:"Reduced mediodorsal thalamus activity underlies aberrant belief dynamics in a genetic mouse model of schizophrenia"(遗传性小鼠精神分裂症模型中背内侧丘脑活动减少导致异常信念动态),作者:周婷婷、何一云、Nolan D. Hartley、Ray X. Lee、Amanda B. Fath、Kathleen He、Xun Yuan、Sam Merrow、Jonathan Scott、Navdeep Bajwa、Jonathan Wilde、Xian Gao、Cui Li、Evan Hong、Zhanyan Fu、Matthew R. Nassar、Ralf D. Wimmer、Tarjinder Singh、Michael M. Halassa和Guoping Feng,2026年3月18日,《自然神经科学》,DOI: 10.1038/s41593-026-02237-9。
该研究由美国国家精神健康研究所、麻省理工学院波伊特拉斯精神病障碍研究中心、麻省理工学院杨谭集体、麻省理工学院K. Lisa Yang和Hock E. Tan分子治疗中心、麻省理工学院斯泰林家族研究基金、斯坦利精神病研究中心以及脑与行为研究基金会资助。
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