通常，人们认为大脑功能障碍是因为某些区域变得安静——电路减弱，信号丢失。当心理灵活性崩溃时，脑海中浮现的画面是活动不足。
一项新研究提供了更奇怪的答案。当研究人员故意使小鼠的关键电路静音时，大脑的决策区域并没有变得黯淡。
它变得更忙碌、更嘈杂，更难以解读。事实证明，这就是问题所在。
一个熟悉的思维障碍
科学家将这种能力称为"认知灵活性"——放弃不再适用规则的技巧。
这种技能的困难出现在多种不同的状况中，如注意力缺陷多动障碍（ADHD）、抑郁症、精神分裂症和阿尔茨海默病。
大脑如何实时实现这一功能一直难以确定。
加州大学河滨分校（UCR）副教授杨宏典（Dr. Hongdian Yang）和他的团队开始观察这一过程的展开。
他们的目标是蓝斑核（locus coeruleus），这是位于脑干深处的一小簇神经元。小并不意味着安静。
这个中枢是大脑去甲肾上腺素（norepinephrine）的主要供应者，这是一种与注意力、觉醒和学习相关的化学信使。
研究人员长期以来一直怀疑蓝斑核有助于大脑转换策略。
但它是如何做到的——它重新组织了哪些下游模式——仍然不清楚。杨的研究小组直接追踪了这些神经回路。
当规则改变时
研究团队训练小鼠完成一个有转折的任务。动物首先学会使用一种线索来挖掘食物，例如碗内垫料的质地。
然后，在没有预警的情况下，规则发生了变化。质地现在毫无意义。只有正确的气味指向了食物。健康的小鼠在几次尝试中摸索，然后就掌握了。
研究人员想知道的是大脑放弃旧策略并锁定新策略的速度有多快。
使电路静音
为了确定蓝斑核是否驱动这种转变，研究团队使用了一种有针对性的技术，可以在需要时暂时关闭特定的神经元。
在一些实验中，电路是运行的。在其他实验中，它被抑制了。
差异非常明显。当蓝斑核被抑制时，小鼠固守过时的规则，需要更多次尝试才能破解新规则。
当研究团队只针对从蓝斑核延伸到前额叶皮层（prefrontal cortex）的纤维时，也得到了相同的结果。
这个位于前额后的区域有助于控制计划和决策。
这个中枢发出的信号似乎有助于重组前额叶活动，使大脑能够放弃旧规则并采用新规则。
更嘈杂的前额叶皮层
这就是故事变得奇怪的地方。抑制蓝斑核可能会预期降低前额叶皮层的活动。
但事实并非如此。研究团队使用安装在动物头部的微型显微镜，在任务期间观察了数百个前额叶神经元。
更多的神经元被激活。单个细胞对更广泛、更杂乱的线索组合做出反应。该区域变得更忙碌，而不是更安静。
"网络变得更嘈杂，选择性更差，"杨说。
蓝斑核似乎不仅仅是提高前额叶皮层的活动——它可能是保持其正常调节的关键。
大脑信号失去形状
研究团队还通过机器学习工具分析了这些记录，以整体观察前额叶皮层。
在正常小鼠中，当动物掌握新规则时，形成了不同的活动模式。
早期学习模式与后期学习模式看起来不同。当蓝斑核被抑制时，这些模式混合在一起。
算法无法再判断小鼠处于学习的哪个阶段，也无法预测接下来会做出什么选择。
前额叶皮层仍在工作。它只是没有将自己组织成学习似乎需要的清晰状态。
跨物种的灵活思维
另一篇单独的论文已将这种模式分类与跨物种的灵活思维联系起来。
这项工作是在小鼠而非人类身上完成的，研究团队仅在任务最棘手的阶段进行了记录。
相同的电路在早期步骤中或在现实世界压力下的人类大脑中是否以相同方式运作，还需要更多的实验。
神经变化也与行为困难重叠，因此在单次实验中，因果关系很难与相关性完全区分开来。
研究人员指出，更广泛的影响可能涉及蓝斑核与去甲肾上腺素一起释放的其他化学物质。
研究的更广泛意义
蓝斑核是阿尔茨海默病中最早萎缩的区域之一。对这一结构的综述已将其衰退与老年人早期认知问题联系起来。
新发现暗示了一个可能的原因——不是整体变慢，而是失去锐化和切换的能力。
"我们的发现对衰老和阿尔茨海默病也有意义，因为蓝斑核在神经退行性变早期就受到影响，"杨说。
这里的新发现是神经回路。在本研究之前，蓝斑核在认知灵活性中的作用一直被怀疑但未被明确描绘。
研究团队现在已经绘制了该回路，并展示了当它静音时会出现什么问题。
有一天，针对蓝斑核或其通路的治疗方法可能有助于那些大脑在环境变化时难以转变的人们。
该研究发表在《eLife》杂志上。
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