神经科学家在老鼠的大脑中发现了爱与恨之间的细微差别

老鼠大脑插图

安装行为,尴尬的推力运动犬有时会对你的腿进行,通常与动物性唤醒有关,但情况并非如此。CALTECH神经科学家的新研究探讨了老鼠中的安装行为背后的动机发现,有时在鼠标大脑中的爱与仇恨(或愤怒)之间存在细线。

这项研究发表在杂志上自然,在David Anderson、Seymour Benzer生物学教授、天桥与陈茜茜神经科学研究所领导主席、霍华德休斯医学研究所研究员、天桥与陈茜茜神经科yabo124学研究所所长的实验室开展。

“我们的实验室感兴趣的是了解大脑是如何控制社会行为和潜在的情绪状态的,”首席作者Tomomi Karigo解释说,他是加州理工学院的博士后学者。“当我们研究老鼠的社会行为时,我们有时会注意到雄性老鼠会骑在其他雄性身上,这在某种程度上与它们骑在雌性身上的方式相似,”Karigo说。

目前还不清楚,这些雄性老鼠试图与雄性交配,是因为它们将其误认为雌性,还是它们知道这是雄性,但却想要确立对它的支配地位。研究人员希望了解一只雄鼠骑在另一只雄鼠身上与一只老鼠骑在雌鼠身上是否反映了不同的意图,以及骑在背上的行为在大脑中是如何被调节的。

为了找到答案,研究人员首先录制了雄性老鼠骑上雄性和雌性老鼠的视频。利用机器学习(一种通过经验学习和适应的软件),他们分析了这些视频,看看对雄性老鼠和对雌性老鼠的交配行为是否有什么不同。机器学习分析显示,在安装行为的力学方面没有明显差异。

研究人员随后寻找其他线索,以区分雄性和雌性的交配行为。

一条线索是雄性老鼠在与雌性交配时似乎会“唱歌”。这些歌被称为超声波发声,音调太高,人类听不到,但可以用一个特殊的麦克风捕捉到。Karigo和他的研究小组发现,雄性老鼠只对雌性老鼠唱歌,而不是雄性老鼠。此外,当一只雄性骑上另一只雄性时,两只动物通常会在骑上一段时间后结束争斗。这并不会发生在女性的情况下,骑乘伙伴。

这些结果表明,对雌性的交配行为与对雄性的交配行为有不同的含义。具体来说,向男性靠拢可能是一种支配或温和愤怒的表达(攻击性的靠拢),而不是一种生殖(或所谓的从属)行为。

接下来,研究人员探索了大脑的哪个区域负责每种“上升行为”。

当雄性小鼠安装的男性或女性小鼠时,研究人员观察到其大脑的神经活动称为下丘脑,其中控制,其中饥饿,口渴,新陈代谢和防御行为。特别地,丘脑的两个区域似乎涉及:内侧偏见区域(MPOA)和腹侧下丘脑(VMHV1)的腹侧细分。当雄性小鼠安装时,MPOA显示出高水平的活动,并唱歌,雌性;相反,当雄性小鼠安装时,VMHVL显示出高水平的活动,但不唱歌,是一只雄性的。

研究小组随后进一步观察了MPOA和VMHvl中单个神经元的活动。他们发现,在每个大脑区域的繁殖和攻击过程中,不同的神经元组被激活。此外,研究人员发现,他们可以训练计算机,根据这两个区域的神经元活动模式,正确地预测这是性行为还是攻击性行为。

研究人员随后测试了这些大脑区域是否真的控制了这两种上升行为,或者这些区域的活动是否只是与行为相关。他们利用一种名为“光遗传刺激”的技术做到了这一点,在这种技术中,光被用来触发神经元的放电。通过将光线引导到大脑的特定区域,研究人员可以诱导那里的神经元活动,从而诱导行为。

当研究人员将一只雌性老鼠交给一只雄性老鼠时,雄性老鼠开始唱歌并与雌性交配。但当研究人员刺激雄性的VMHvl时,雄性就不再唱歌了,并开始对雌性表现出攻击性的聚集行为。相反,如果一只雄鼠对另一只雄鼠有攻击性行为,当研究人员刺激它的MPOA时,这只具有攻击性的老鼠就会停止争斗,开始唱歌,并试图与另一只雄鼠交配。

卡里戈和安德森把这比作爱与恨的跷跷板。MPOA的活动倾向于爱的跷跷板,而VMHvl的活动倾向于恨(或侵略)。

卡里戈说:“在这项研究中,我们以增加行为作为切入点,来理解控制情绪或动机状态的潜在神经机制。”她说,他们的发现促进了我们对老鼠大脑以及更广泛的哺乳动物大脑如何控制情绪的理解,她补充说,这些发现可能有一天会帮助我们更好地理解人类行为。

这篇论文描述了他们的发现,题为“不同的下丘脑控制小鼠的同性和异性的增加行为”,发表在网上自然2020年12月2日。合著者是安·肯尼迪,她曾在加州理工学院工作,现在在加州大学范伯格医学院工作西北大学;美国加州理yabo124工学院神经生物学研究生杨斌、刘梦宇;德里克•泰(Derek Tai)曾是加州理工学院(Caltech)的研究助理,现在供职于内华达图罗大学(Touro University)骨科医学院(College of Osteopathic Medicine);加州理工学院施密特学者Iman a . Wahle (BS ' 20);还有大卫·j·安德森。

参考:2020年12月2日,Tomomi Karigo, Ann Kennedy, Bin Yang, Mengyu Liu, Derek Tai, Iman A. Wahle and David J. Anderson的著作《不同的下丘脑控制小鼠的同性和异性增加行为》。自然
DOI: 10.1038 / s41586 - 020 - 2995 - 0
CaltechAUTHORS: 20200909 - 142458487

这项研究的资金由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)、西蒙斯全球脑基金会(Simons Collaboration on the Global Brain Foundation)、霍华德·休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)和天桥与陈茜茜神经科学研究所(Tianqiao and Chrissy Chen Institute for Neuroscience)提供,安德森是该研究所的主任。

第一个发表评论关于“神经科学家在老鼠大脑中发现爱与恨之间的一线之隔”

留下你的评论

邮箱地址可选。如果提供,您的电子邮件将不会被发布或共享。