凯斯西储大学医学院的研究人员及其同事已经发现两个大脑区域如何协同工作以保持注意力，以及这些区域之间的不一致可能导致注意力缺陷障碍，包括精神分裂症，双相情感障碍和严重抑郁症。注意力不集中的人难以集中注意力并且经常表现出强迫行为。这项新研究表明，这些症状可能是由于基因功能障碍引起的 -ErbB4- 可以帮助不同的大脑区域进行交流。该基因是已知的精神疾病危险因素，需要维持大脑中健康的神经递质水平。

在最新一期Neuron上发表的一项研究中，研究人员发现，在特定大脑区域缺乏ErbB4活性的小鼠在定时注意力任务上表现不佳。老鼠努力注意并记住与食物相关的视觉线索。神经科学家将这些任务所需的思想驱动注意力描述为“自上而下的关注”。自上而下的注意力是以目标为导向的，与焦点相关。缺乏有效自上而下注意力的人注意力缺陷多动障碍(ADHD)的风险较高。该研究首次将ErbB4与自上而下的关注联系起来。“结果揭示了一种自上而下关注的机制，这可能在注意力障碍中出错，”对应的作者林梅博士说，他是凯斯西储大学医学院神经科学系教授和主席。“由于ErbB4是精神分裂症，双相情感障碍和严重抑郁症的危险因素，因此结果提供了对这些疾病机制的见解。”

当研究人员将探针连接到小鼠上以测量大脑活动时，他们发现了没有ErbB4的小鼠有大脑区域独立行动，而不是同步。特别是，研究人员研究了前额皮质 - 通常与决策相关 - 和海马 - 一个支持记忆的区域。这两个区域协调各种大脑任务，包括记忆和注意力。“我们发现自上而下的注意力，以前被认为是由前额叶皮层控制，也涉及海马体，当注意力很高时两个区域高度同步，”梅说。“我们的研究结果重视前额叶皮质和海马体在自上而下的关注中的同步性，并开辟注意力缺陷障碍(如ADHD)可能涉及这两个区域之间同步性损伤的可能性。”

根据这项新的研究，ErbB4协调了一系列脑桥信号，这些信号“桥接”了这两个区域。ErbB4本身编码一种在脑细胞表面发现的受体。该研究发现，当一种蛋白质(神经调节蛋白-1)附着在ErbB4上时它会引发连锁反应，最终决定前额皮质和海马中的神经递质水平。没有ErbB4，神经递质水平就会出错。研究人员发现，缺乏ErbB4的小鼠脑内特定神经递质水平较低--GABA或γ-氨基丁酸。低GABA水平可导致前额叶皮层的自上而下受损，并削弱前额叶皮层如何有效地与海马体协调。研究人员得出结论，ErbB4有助于连接两个大脑区域以保持注意力。

该研究使用一种新型小鼠模型来研究大脑功能。通过使用遗传和化学技术，Mei的团队可以特异性抑制特定大脑区域的ErbB4。“我们生成了一种突变小鼠，使我们能够随时随地抑制ErbB4活性，从而实现对ErbB4活性的时空控制，”Mei说。“这使我们了解不同的大脑区域及其神经递质活动如何调节各种脑功能。”研究人员正计划使用这种新型小鼠模型来研究ErbB4如何协调大脑活动，以便更多地了解注意力缺陷障碍背后的机制。