我們的行為是由“內(nèi)在狀態(tài)”驅(qū)動(dòng)的，如焦慮、壓力或口渴——它們強(qiáng)烈影響和激勵(lì)我們的行為。對(duì)于這種狀態(tài)是如何由復(fù)雜的全腦回路（包括杏仁核等皮層下結(jié)構(gòu)）來表示的，我們還不太清楚。在最近發(fā)表在《Science》雜志上的一項(xiàng)研究中，F(xiàn)riedrich Miescher生物醫(yī)學(xué)研究所（FMI）的Andreas Lüthi課題組使用深部腦成像技術(shù)監(jiān)測(cè)活動(dòng)小鼠的杏仁核活動(dòng)，揭示了編碼行為狀態(tài)的神經(jīng)元?jiǎng)恿W(xué)。
當(dāng)老鼠餓了，它會(huì)去覓食；當(dāng)它焦慮的時(shí)候，它會(huì)停止探索它環(huán)境，凍結(jié)或逃跑。這種內(nèi)部狀態(tài)如何與動(dòng)物的行為相關(guān)已經(jīng)被詳細(xì)研究過。然而，對(duì)于大腦如何編碼和控制內(nèi)部狀態(tài)，人們知之甚少。
Jan Gründemann是Lüthi小組的一名研究員，現(xiàn)在是巴塞爾大學(xué)的一名教授，他與同為Lüthi小組的博士后，計(jì)算神經(jīng)學(xué)家Yael Betterman一起研究了不同狀態(tài)下自由運(yùn)動(dòng)小鼠杏仁核的神經(jīng)元活動(dòng)。杏仁核是一個(gè)小的杏仁狀的大腦結(jié)構(gòu)，它被認(rèn)為是通過與許多大腦區(qū)域的廣泛聯(lián)系來調(diào)節(jié)情感、穩(wěn)態(tài)（饑渴）和社會(huì)行為的中樞。杏仁核被認(rèn)為在大腦狀態(tài)的協(xié)調(diào)中起著作用，但這個(gè)作用還不太清楚。
使用微型顯微鏡成像技術(shù)，Gründemann和Betterman跟蹤了不同環(huán)境下小鼠杏仁核內(nèi)的神經(jīng)元活動(dòng)，這些環(huán)境促使小鼠出現(xiàn)不同的內(nèi)部狀態(tài)和行為。結(jié)果相當(dāng)出乎意料：研究人員發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)大的拮抗性神經(jīng)元群，合奏（ensembles），它們?cè)谙喾吹男袨闋顟B(tài)下活動(dòng)：當(dāng)老鼠探索周圍環(huán)境時(shí)，神經(jīng)元合奏1是活躍的；當(dāng)它們不探索時(shí)（意味著它們處于非探索性防御狀態(tài)），神經(jīng)元合奏2是活躍的。
令人驚訝的是，這些合奏的活動(dòng)與通常與焦慮狀態(tài)相關(guān)的空間區(qū)域不一致，如躲在開闊場(chǎng)地的安全角落。此外，科學(xué)家們并不期望復(fù)雜的內(nèi)部狀態(tài)及其行為會(huì)在杏仁核中以相對(duì)簡(jiǎn)單、低維的活動(dòng)模式進(jìn)行編碼。總之，這項(xiàng)研究表明，識(shí)別出的兩個(gè)神經(jīng)元集合編碼了對(duì)立的瞬間狀態(tài)變化，特別是在探索性和防御性行為方面，但沒有提供一個(gè)動(dòng)物整體焦慮水平的測(cè)量。
“這項(xiàng)研究的力量在于，我們能夠直接詢問大腦關(guān)于老鼠的情感狀態(tài)，”Lüthi說。“如果我們想了解一種行為，我們需要了解大腦！簡(jiǎn)單地根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的行為觀察得出結(jié)論可能是誤導(dǎo)性的——正如我們所顯示的那樣。“
作為下一步，Lüthi課題組希望了解更多關(guān)于這些活躍神經(jīng)元合奏如何在杏仁核中出現(xiàn)，以及它們?nèi)绾斡绊懘竽X中的其他區(qū)域。
這些發(fā)現(xiàn)是否與人類焦慮癥有關(guān)？“體內(nèi)狀態(tài)的編碼——比如焦慮癥——在人類身上的作用可能與在老鼠身上的作用類似，”Lüthi說。“可以想象，在患有焦慮癥的人身上，編碼不同內(nèi)部狀態(tài)的神經(jīng)元合奏群之間存在不平衡。在精神疾病的動(dòng)物模型中檢驗(yàn)這一假設(shè)是很有趣的。”
參考文獻(xiàn)：
Amygdala Ensembles Encode Behavioral States
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