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Nature发表光遗传学重要成果:让恶霸变良民

查字典生物网 2016-07-08

在动物王国和人类社会中,总有一些喜欢欺负别人的家伙。Nature杂志六月三十日发表的一项研究显示,这些家伙的大脑的确与众不同,霸凌行为会让它们很开心。

此前有研究者认为,“恶霸”们的大脑奖赏系统可能会被攻击性行为激活,而基底前脑是与攻击性行为有关的重要奖赏区域。“我们的研究首次证实,霸凌行为激活了大脑奖赏回路,让一些个体对此感到愉悦,”西奈山伊坎医学院的副教授Scott Russo说。“操纵这个回路能够改变神经元的活性和个体的攻击性行为。”

为了研究攻击性行为的个体差异,研究人员每天让成年雄性小鼠与地位较低的年轻小鼠相处三分钟。他们发现70%的小鼠会表现出攻击性行为(AGG),30%的小鼠完全没有攻击性(NON)。

GABA是大脑中主要的抑制性神经递质,在多种生物中调控神经系统的功能和行为。GABA投射神经元能抑制其它大脑区域的神经元。研究人员发现,霸凌其他小鼠会使AGG小鼠基底前脑GABA投射神经元活性增强,由此减少外侧缰核的神经活性,而外侧缰核介导小鼠对攻击性刺激的反感。在有机会霸凌其他小鼠的时候,NON小鼠基底前脑的神经活性减弱,外侧缰核的神经活性增强,导致它们反感攻击性刺激。

随后,研究人员用光遗传学工具直接控制基底前脑和外侧缰核之间的GABA活性。研究表明,刺激或抑制这个神经投射是改变小鼠攻击性倾向的充分必要条件。操纵基底前脑和外侧缰核之间的GABA活性,能使攻击性小鼠变得温和起来,不再欺负地位较低的小鼠。

研究人员总结道,小鼠是否喜欢欺负弱小取决于基底前脑和外侧缰核之间的大脑回路。攻击性行为与不少精神疾病有关,这项研究可以帮助人们开发新药治疗一些精神疾病。

光遗传学是神经学领域的革命性技术,诞生至今已经有十年了。该技术是将光敏通道蛋白添加到想要研究的神经元中,通过光照选择性开启这些通道,激活或者沉默目标神经元。光遗传学技术可以实现精确的时间和空间控制,是深入理解神经系统的有力工具,有助于探索神经元功能、神经元兴奋性、突触传递等问题。

对于人类来说,进食已经不仅是生存需要更是一种享受,甚至是一种“瘾”。现在强迫性进食和糖瘾已经成为了人类健康的重要威胁,但对此进行干涉又可能会影响正常的进食行为。2015年1月Cell杂志上发表的两项研究,通过光遗传学技术将正常的进食行为与寻求奖赏的进食分开,鉴定了强制性进食的神经基础,为治疗这种疾病提供了新的靶标。(更多详细信息参见:Cell封面聚焦两项光遗传学重要成果)

随着光遗传学技术的广泛应用,人们开始认识到这一技术中的种种局限,而这又进一步刺激了光遗传学的发展。Nature Methods以“Optogenetics: the age of light”为题,回顾了光遗传学近期取得的新成果,探讨了这一技术中存在的一些问题。文章指出,要完全发挥光遗传学的潜力,人们还需要更好的探针和光递送策略,对结果进行更谨慎的解读。(更多详细信息参见:Nature Methods十大技术:光遗传学的利与弊)

Nature杂志去年年底的一项研究指出,在错综复杂的大脑神经网络中,牵动一根线就会拆开好几个回路。可以说是牵一发而动全身。通过光遗传学技术或药物操纵大脑的神经回路,会出现误导性的现象,使人们得出没有根据的结论。(更多详细信息参见:Nature:革命性技术遭质疑,牵一发而动全身?)

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