當人類受到挑釁、威脅時,憤怒的情緒往往油然而生,甚至?xí)殡S一定的攻擊行為;自然界弱肉強食的生物鏈條中,追捕和獵殺也時常上演……攻擊行為是適者生存法則的核心策略,大部分動物都會演化出特定的神經(jīng)環(huán)路來執(zhí)行和控制攻擊行為。那么大腦是如何管理憤怒情緒,并精確調(diào)控攻擊行為呢?

2021年3月18日,浙江大學(xué)腦科學(xué)與腦醫(yī)學(xué)學(xué)院段樹民院士與虞燕琴教授團隊在國際知名期刊《Neuron》在線發(fā)表題為“A Substantia Innominata-midbrain Circuit Controls a General Aggressive Response”的研究論文。該研究聚焦于小鼠大腦杏仁核延伸區(qū)域——后側(cè)無名質(zhì)(pSI),發(fā)現(xiàn)激活后側(cè)無名質(zhì)可觸發(fā)情緒性攻擊,從而介導(dǎo)多種類型攻擊行為的表達,并揭示了其對多種攻擊行為的梯度式編碼方式,進一步揭開了“憤怒情緒”的神秘面紗。

戰(zhàn)斗前的“沖鋒號”來自哪里? 

無名質(zhì)縱貫人類大腦前后的腦區(qū),其后半部分屬于杏仁核延伸區(qū)的一部分,該區(qū)域很長一段時間里都被大家忽視。但在小鼠中,它比外側(cè)下丘腦有更大的體積,比中央杏仁核有更多的細胞數(shù)量。研究團隊通過對無名質(zhì)進行細胞活動的記錄,發(fā)現(xiàn)兩只小鼠在碰面并打斗后,無名質(zhì)會變得異?；钴S,類似于動員和調(diào)用“大腦中的武裝力量”,甚至戰(zhàn)斗前就響起了“沖鋒號”,提示著接下來將會發(fā)起攻擊行為。

圖1 小鼠后側(cè)無名質(zhì)細胞在不同社交狀態(tài)的活動情況

團隊通過光遺傳方法,激活后側(cè)無名質(zhì)的特定細胞,例如激活負責攻擊動作的中腦導(dǎo)水管灰質(zhì),被操控的小鼠瞬間由“平和狀態(tài)”切換為“戰(zhàn)斗狀態(tài)”,隨時準備發(fā)動攻擊。光遺傳學(xué)激活后側(cè)無名質(zhì)后,小鼠還會有“怒目圓睜”、呼吸加快、心率增加、身體顫抖等反應(yīng)憤怒情緒的生理變化;且在多達十三種不同的情境中,無論面臨強敵,還是對手改變,或是不同性別等情景,被激活后側(cè)無名質(zhì)的小鼠都吹響了“沖鋒號”,以“戰(zhàn)斗模式”在給光的瞬間攻擊對手。

圖2 小鼠后側(cè)無名質(zhì)細胞激活可觸發(fā)十三種類型的攻擊行為

揭開“憤怒情緒”的神秘面紗

從生理學(xué)的角度看,挑釁可喚起人類的憤怒情緒,甚至誘發(fā)暴力。研究團隊發(fā)現(xiàn)小鼠也是如此,多種威脅刺激都會提高小鼠攻擊的概率:越強的威脅刺激,引發(fā)攻擊也越強。通過鈣信號記錄,研究團隊發(fā)現(xiàn)后側(cè)無名質(zhì)神經(jīng)元編碼了不同強度的威脅刺激,結(jié)合不同程度的威脅與憤怒的相關(guān)性,提示我們或許可從后側(cè)無名質(zhì)的興奮程度來感知“憤怒”的大小。

圖3 小鼠后側(cè)無名質(zhì)細胞的狀態(tài)隨著對手的強大而增強

達爾文提出:“攻擊行為乃至憤怒在動物和人類中,可能是進化和保守的,適度的憤怒和攻擊能夠幫助人類生存?！比祟惒粌H保留了表現(xiàn)形式多樣的攻擊本能,攻擊的表達也常常伴隨憤怒情緒的迸發(fā)。但一旦失控,則可能產(chǎn)生過度的憤怒和病態(tài)的攻擊,給社會和他人帶來巨大危害。

在實驗中,研究團隊通過對后側(cè)無名質(zhì)的細胞進行光遺傳學(xué)抑制,本身暴躁愛打架的小鼠立刻變得溫和,不再發(fā)生攻擊,同時不影響小鼠其它的社交活動。而如何控制不合時宜的攻擊行為,將成為團隊研究的下一個重要目標。

浙江大學(xué)腦科學(xué)與腦醫(yī)學(xué)學(xué)院段樹民教授與虞燕琴教授是本文的共同通訊作者,博士生朱正剛、碩士生馬青青、博士生苗露、楊鴻斌是共同第一作者。該研究主要受國家重點研發(fā)項目、國家自然科學(xué)基金、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)與健康科技創(chuàng)新工程項目、廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃項目、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費等資助。

圖4 本課題模式圖

論文鏈接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0896627321001501?dgcid=raven_sd_aip_email

(通訊員 楊金 圖片來自研究團隊)