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浙大团队找到大脑控制“愤怒”与“攻击”的开关
当人类受到挑衅、威胁时,愤怒的情绪往往油然而生,甚至会伴随一定的攻击行为;自然界弱肉强食的生物链条中,追捕和猎杀也时常上演……攻击行为是适者生存法则的核心策略,大部分动物都会演化出特定的神经环路来执行和控制攻击行为。那么大脑是如何管理愤怒情绪,并精确调控攻击行为呢?
2021年3月18日,浙江大学脑科学与脑医学学院段树民院士与虞燕琴教授团队在国际知名期刊《Neuron》在线发表题为“A Substantia Innominata-midbrain Circuit Controls a General Aggressive Response”的研究论文。该研究聚焦于小鼠大脑杏仁核延伸区域——后侧无名质(pSI),发现激活后侧无名质可触发情绪性攻击,从而介导多种类型攻击行为的表达,并揭示了其对多种攻击行为的梯度式编码方式,进一步揭开了“愤怒情绪”的神秘面纱。
战斗前的“冲锋号”来自哪里?
无名质纵贯人类大脑前后的脑区,其后半部分属于杏仁核延伸区的一部分,该区域很长一段时间里都被大家忽视。但在小鼠中,它比外侧下丘脑有更大的体积,比中央杏仁核有更多的细胞数量。研究团队通过对无名质进行细胞活动的记录,发现两只小鼠在碰面并打斗后,无名质会变得异常活跃,类似于动员和调用“大脑中的武装力量”,甚至战斗前就响起了“冲锋号”,提示着接下来将会发起攻击行为。
图1 小鼠后侧无名质细胞在不同社交状态的活动情况
团队通过光遗传方法,激活后侧无名质的特定细胞,例如激活负责攻击动作的中脑导水管灰质,被操控的小鼠瞬间由“平和状态”切换为“战斗状态”,随时准备发动攻击。光遗传学激活后侧无名质后,小鼠还会有“怒目圆睁”、呼吸加快、心率增加、身体颤抖等反应愤怒情绪的生理变化;且在多达十三种不同的情境中,无论面临强敌,还是对手改变,或是不同性别等情景,被激活后侧无名质的小鼠都吹响了“冲锋号”,以“战斗模式”在给光的瞬间攻击对手。
图2 小鼠后侧无名质细胞激活可触发十三种类型的攻击行为
揭开“愤怒情绪”的神秘面纱
从生理学的角度看,挑衅可唤起人类的愤怒情绪,甚至诱发暴力。研究团队发现小鼠也是如此,多种威胁刺激都会提高小鼠攻击的概率:越强的威胁刺激,引发攻击也越强。通过钙信号记录,研究团队发现后侧无名质神经元编码了不同强度的威胁刺激,结合不同程度的威胁与愤怒的相关性,提示我们或许可从后侧无名质的兴奋程度来感知“愤怒”的大小。
图3 小鼠后侧无名质细胞的状态随着对手的强大而增强
达尔文提出:“攻击行为乃至愤怒在动物和人类中,可能是进化和保守的,适度的愤怒和攻击能够帮助人类生存。”人类不仅保留了表现形式多样的攻击本能,攻击的表达也常常伴随愤怒情绪的迸发。但一旦失控,则可能产生过度的愤怒和病态的攻击,给社会和他人带来巨大危害。
在实验中,研究团队通过对后侧无名质的细胞进行光遗传学抑制,本身暴躁爱打架的小鼠立刻变得温和,不再发生攻击,同时不影响小鼠其它的社交活动。而如何控制不合时宜的攻击行为,将成为团队研究的下一个重要目标。
浙江大学脑科学与脑医学学院段树民教授与虞燕琴教授是本文的共同通讯作者,博士生朱正刚、硕士生马青青、博士生苗露、杨鸿斌是共同第一作者。该研究主要受国家重点研发项目、国家自然科学基金、中国医学科学院医学与健康科技创新工程项目、广东省重点领域研发计划项目、中央高校基本科研业务费等资助。
图4 本课题模式图
论文链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0896627321001501?dgcid=raven_sd_aip_email
(通讯员 杨金 图片来自研究团队)
