为什么你这么争强好斗？pSI神经元早已未卜先知

文献：Zhu, Zhenggang, et al. "A substantia innominata-midbrain circuit controls a general aggressive response." Neuron (2021).

DOI：https://doi.org/10.1016/j.neuron.2021.03.002

导读作者：图图 | 封面：Francesca Ficorilli

“好斗”是动物的天性，只有保持着这种“勇者无畏”的闯劲，动物们才得以获得充足的食物和繁衍后代。当然，在不同性别、年龄的动物大脑中，控制攻击行为的区域不尽相同，并且在不同的情况下（比如不同的基因型、繁殖状态和社会环境中），各类攻击行为也是由各自不同的神经环路精准调控着。不能否认的是，在多数攻击行为中，典型的“教科书式”的表现常常包括撕咬、追逐、大声恐吓对方等（如你有幸未能亲身经历过这一切，请参考“动物世界”）。这说明很有可能存在着一些攻击行为共享环路。同样有些病人会在缺乏外界威胁的情况下发起不可控制的不合常理的攻击行为，更能说明脑区中很有可能存在着一些神经环路可以编码一个普遍的攻击行为应答。

但事实真的是这样吗？如果真的存在着这种协同环路，那它又是如何眼观四方路耳听八方，并指挥机体进攻的呢？近日，来自浙江大学脑科学与脑医学学院的虞教授和段院士实验室合作，通过电生理和钙成像等技术共同发现了小鼠后侧无名质（posterior Substantia Innominata，pSI）的神经元可以根据小鼠面临的情况危急程度呈现出不同程度的活性，并预测接下来会发生的攻击行为方式。

- Zhu et al., Neuron. -

因为无名质早在4年前就被曝出与攻击行为有关的情绪状态有关，所以，研究人员首先想知道，SI在攻击行为中到底起着什么作用？他们通过c-Fos染色观察到，小鼠处于雄性攻击状态中激活的pSI神经元数量远远高于它们处于探索的状态，并且通过记录pSI神经元的激活率确定了攻击状态中pSI神经元的活性更高。即使处于攻击前的“闻香识鼠”鉴别同类雄性的阶段，pSI神经元就已经嗅到了一丝不安，开始增强自身的活性，为一触即发的大战做好准备。所以说，pSI神经元在雄性攻击状态中是高度活跃的，那么它们极有可能可以编码诱发攻击行为的信号。接着，通过钙成像技术，研究人员更进一步分析了能表达Thy1的pSI神经元在雄性攻击状态不同阶段的活动，他们注意到pSIThy1神经元在攻击发生前就早早地开始活跃起来，相比于并未发生攻击行为前的“望闻问切”阶段，实际发生攻击前的同一时期pSIThy1神经元的钙活动更为活跃，也就是说，pSIThy1神经元的活动可以准确的预测接下来是否会启动攻击。

那么，面对环境中各式各样的信息，pSIThy1神经元是否能准确判断哪些是威胁、哪些是正常社交，并对此做出适当的反应从而调节动物的行为呢？研究人员发现，各种不同的威胁都会造成pSIThy1神经元强烈的应答，并且有趣的是，面对不同的威胁状况，pSIThy1神经元的活性成等级分布，威胁越强，神经元活性也越强，所对应接下来的攻击行为也更为激烈。pSIThy1神经元中的钙信号强度及持续时间整体可以准确地反映小鼠所面对威胁刺激的强弱：掠夺性攻击（predatory aggression）<攻击幼崽（pup-directed aggression）<攻击雌性（female aggression）<雄性进攻性攻击（male offensive aggression ）<雄性防守性攻击（male defensive aggression）。

那激活pSIThy1神经元是否足以改变小鼠的攻击行为呢？研究人员激活pSIThy1神经元或激活下游的腹侧部中脑导水管周围灰质（ventral lateral/lateral PAG，VL/LPAG）后发现，小鼠的攻击性明显增强。更甚者，光激活这些投射到PAG的pSI神经元（pSI-PAG）的瞬间（约光照3s后），原本温和的小鼠武魂觉醒（呼吸加促、心跳加快和身体颤抖）并表现出很强的攻击性，立即对笼子里的对手发起猛烈的攻击。这个对手此时想必是一脸黑线吧，相煎何太急呢？研究人员认为这种光激活pSI-PAG神经元带来的武魂觉醒完全可以克服小鼠自身或者外界环境的影响，一手遮天。所以他们接着研究了在不同环境情况下，激活pSI-PAG神经元所带来的攻击行为变化。不论是独居或是群居或是处于陌生环境等不同的境遇，小鼠都会表现很强的攻击性，即使是昔日情人也难逃魔爪。

更为有趣的是，如果用不同光强造成不同程度的pSI-PAG神经元激活，带来的攻击行为结果也会随之改变，比如低刺激只会激发小鼠产生攻击幼崽和掠夺性攻击等较弱的攻击行为。同时他们注意到，如果小鼠刚刚经历了社会挫败，则引起它们表现相同攻击行为的神经元激活阈值则会升高，说明社会压力也可以调控pSI-PAG神经元。最后，研究人员也验证了pSI-PAG神经元只与攻击行为息息相关，对于交配等中立的行为则并没有太多的影响。

总的来说，这项研究揭示了小鼠大脑后侧无名质的神经元可以呈梯度编码预告多种攻击行为，可能解释了部分病态暴力行为的神经机制，为未来减少暴力的发生提出了新的解决方案。所以，每当你面对挑衅，pSI神经元都已经在暗暗地唤醒你的武魂，在你心跳加速，呼吸急促的同时怂恿着你用拳头解决掉对方。