作者:赵熙熙 来源:中国科学报 发布时间:2017/1/16 9:43:57
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激光把老鼠变“杀手”
刺激动物大脑区域可诱发猎食行为

一只老鼠和它的幼崽在分享一只蚱蜢。

图片来源:Jean-Louis Klein & Marie-Luce Hubert

本报讯 曾几何时,一只老鼠漫不经心地与一只蟋蟀待在笼子里;但是转瞬之间,这只啮齿动物便跳到了这只昆虫的身上并把后者的脑袋撕了下来,而这一切都是因为科学家转换了一个开关。

这是第一次,研究人员潜入了负责动物狩猎行为的一部分大脑,利用激光处理了特定的神经细胞。更重要的是,他们发现这个狩猎中心是一个奇怪的地方——该大脑区域还是造成恐惧的原因所在。

并未参与该项研究的美国剑桥市麻省理工学院神经学家Kay Tye表示:“这是真正令人兴奋的东西。”他说:“这如何与恐惧或回避有关呢?这几乎是狩猎的对立面。”

Ivan de Araujo最初并没有打算把老鼠变成“疯子”。作为一名耶鲁大学的神经生物学家,他通常会在自己的实验室中研究啮齿动物的进食行为。但是几年前,De Araujo看到了一项2005年的研究成果。该研究显示,杏仁核——大脑中与恐惧和焦虑相关的一个小型杏仁状区域——在小鼠的狩猎与进食过程中非常活跃。这似乎很奇怪,因为关于杏仁核的大多数研究都聚焦于防御或顺从的情绪。

为了进一步探索这种关系,De Araujo及其团队转向了光遗传学研究,这种技术能够用激光刺激神经细胞。

之前,研究人员曾使用这项技术在小鼠中进行了从改变记忆到使它们感到口渴的一系列尝试。如今,De Araujo和同事们想知道能否用它来使小鼠模仿特定的狩猎和饮食行为。

研究人员并不期望啮齿动物能够从头到尾执行一套完整的狩猎序列:耸着它的脖子,发现它的猎物,追捕猎物,抓住猎物,把牙齿嵌入猎物体内,最后进行致命一咬。然而这恰好是此项研究最终看到的结果。

研究人员发现,两种途径相互交织完成了一次狩猎。一个是控制对猎物的追击(PAG),另一个是控制咬合的精度(PCRt)。把PAG作为目标的激光使得小鼠移动得更加迅速或缓慢;而以PCRt为靶点的激光使得小鼠的撕咬更有力或更羸弱。

当研究人员在同一时间刺激这两种途径时,小鼠会停下来追捕并且撕咬几乎它能够找到的任何东西——蟋蟀、木片,甚至瓶盖。研究人员在1月12日出版的《细胞》杂志上报告了这一研究成果。

De Araujo表示:“中央杏仁核似乎是一个组织运动行为的中心……然而之前科学家还没有这样的概念。”

但是,激活PAG和PCRt并不会把小鼠变成肆无忌惮的杀手。这些啮齿动物只追逐小东西,而不是其他老鼠。这表明,大脑的其他部分可以保持杏仁核处于抑制当中,De Araujo说道。

至于为什么恐惧和狩猎中心位于大脑的相同区域中,Tye推测,这或许是因为这两种行为在野外是彼此关联的。他说,当老鼠离开自己的洞穴外出捕猎时,它也要当心自己不要被捕食者吃掉。

Tye说:“像每一个好的科学发现一样,这个发现提出了更多的问题。它提出了很多关于杏仁核的问题,但同时也表明了大脑是如何真正工作的。”

杏仁核附着在大脑海马的末端,呈杏仁状,是边缘系统的一部分。杏仁核是产生情绪、识别情绪和调节情绪、控制学习和记忆的脑部组织,而且研究发现,幼儿自闭症似乎也与扩大的杏仁核有关。杏仁核主要通过外侧嗅纹、终纹和腹侧杏仁传出通路,与额叶内侧、眶额回、隔区、无名质、视前区、海马体、下丘脑、丘脑、纹状体、颞盖皮质、岛盖皮质、顶盖皮质、颞极、运动皮质及脑干网状结构等有双向交互联系。(赵熙熙)

《中国科学报》 (2017-01-16 第2版 国际)
 
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