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科学家成功支配了橙腹草原田鼠的“爱情”
By Stephani Sutherland on May 31, 2017
橙腹草原田鼠是一夫一妻制的榜样。与大多数其他哺乳动物不同，这些可爱的鼠型生物通常会与伴侣白头偕老，一起抚养幼崽，它们生活有相当一部分的时间都在巢穴中相互依偎，夫妻生活可以说是十分和谐了(tommy：孤独传说，猛男落泪)。在本周发表于Nature杂志上的一系列实验中，研究人员报告说，他们已经确定了可能推动这些社会关系形成的特定脑回路。更重要的是，他们发现可以人为操纵这种情感：人为激活该脑回路时，即使在没有发情的情况下——通常情况下，发情是先决条件——橙腹草原田鼠之间也会形成这种伴侣关系。
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研究人员发现的此脑回路先前已被证明与学习行为相关，这可能意味着社会关系的本质是心理与精神上的不断学习与锻炼。埃默里大学(Emory University)的资深研究人员Robert Liu说，如果这种基础的社会关系形成机制同样对人类奏效的话，有希望大大促进医生对有类似心理及生理缺陷的病人的治疗。
迄今为止，大多数对社会纽带关系的研究都指向两种神经递质，催产素与后叶加压素——它们是在社会纽带关系的形成中发挥关键作用的激素。但是，这个新的发现使得这个工作向前迈进了一大步，我们现在可以确定当动物参与能够导致持久关系形成的积极的社会互动时，它们特定脑区域之间发生了什么。Liu补充道。
目前研究工作转向研究田鼠行为的某些独特部分：橙腹草原田鼠之间的关系不同于它们的近亲，小鼠(mouse)与大鼠(rat)。大多数小鼠或大鼠在与不熟悉的同类共处于一个笼子里时，会提高警惕，攻击性增强，并对其进行仔细的调查。然而，过一段时间后，再次将同样的啮齿动物放在一个笼子里时，它们就会对彼此熟视无睹。
相比之下，每一次的相处都会使橙腹草原田鼠花更多的时间与同伴进行交流，并会进行如互相依偎等更加亲密的行为。为了确定田鼠彼此之间的亲密程度，研究人员通常会测量它们花费在“偎依(huddling)”——这些毛茸茸的小朋友们互相拥抱并保持不动的行为——上的时间。“这是类似于人类一起聚会休闲放松的行为，”Liu说。它们相伴的时间越长，偎依就越紧密。他表示，异性田鼠的偎依经常伴随着□□行为的发生(tommy：好急，想知道同性之间会不会呀……)，并导致它们之间产生长久的伴侣关系。
为了弄清楚田鼠的大脑中究竟发生了什么，使得互相熟悉的田鼠彼此之间的吸引力随着时间的推移变得更加强烈，Liu和他的同事在15只雌性田鼠大脑中植入了电极，测量了局部场电位——从此数据中可以读出电极附近数千个神经元的活动。电极被放置在内侧前额叶皮层(mPFC)和伏隔核(NAcc)中，已知这两个大脑区域在解剖学上是相连关系，并且之前已被证明与社会关系的形成相关。同时，对照组将电极植入了mPFC区与靠近NAcc区的另一个大脑区域，但其行为与NAcc区无关。作为实验对象的田鼠未曾与其他个体产生过伴侣关系，研究人员只对异性恋伴侣进行了研究。
在对大脑神经活动进行基准线测量之后，研究人员将每个雌性田鼠都与不熟悉的雄性田鼠一起置于笼中，通过视频记录田鼠行为，同时记录雌性田鼠的神经活动。记录显示mPFC和NAcc区域神经元的神经网络振荡活动处于相同的低频下。“这就是所谓的一致性，它表明[两个脑区]可能会进行互相交谈，”Liu说。此外，记录显示mPFC中被激发的神经元指导了NAcc神经元的行为：他表示，脑回路激活的程度越强，偎依现象出现得就越快。大部分田鼠在被放置在一起之后很快就发生了□□，这使得神经信号沿着神经元飞快传递。“我们认为□□往往会提升脑回路的神经活性，通过某种机制使得它们之间形成伴侣关系。”Liu说。
·闪电约会
接下来，团队想要测试在没有发生□□的情况下，激活此电路是否可以驱使田鼠之间形成伴侣关系。为了做到这一点，研究人员使用了光遗传学技术——这是这种强大技术第一次被用来研究橙腹草原田鼠。他们向12只雌性田鼠的mPFC区内注射了携带了光敏感通道蛋白2基因的病毒，这种蛋白质在被光刺激时会引起神经元“激活(firing)”(10只雌性田鼠的对照组接受了携带无活性蛋白质基因的病毒注射)。研究人员随后在NAcc区域上放置了一根细小的光导纤维丝，因此，闪光只能激活从mPFC区域延伸过来的神经元。然后，他们设计了一个特殊的笼子，其中有一名雄性被置于雌性田鼠笼内的一个小“牢笼”中。“它们可以看到，闻到和听到对方; 他们根本无法忍受，“Liu说。每当雌性接近雄性时，研究人员就开始以与之前记录相匹配的频率模式刺激mPFC区，使神经信号输入至NAcc区。
通常，橙腹草原田鼠不会因为不涉及物理接触的间接交流而产生伴侣关系。但是，在对mPFC-NAcc回路进行光学刺激之后的第二天，与其余陌生雄性相比，雌性田鼠更偏爱它们的“监狱”伴侣，这表明对神经回路的调节足以驱动纽带关系的形成。对照组的田鼠对它们被监禁的小伙伴没有额外偏爱。橙腹草原田鼠通常会形成终生的伴侣关系，但Liu说，他们只在试验一天后测试了光学诱导的行为，所以他们并不知道这种人造关系可能持续多久。
NAcc是大脑奖赏中枢的重要组成部分，以前的研究证明，对清醒的动物(包括啮齿动物和灵长类动物)的NAcc区域施加刺激会导致它们对当时的附近的任何一个个体立即产生偏好。
纽约大学的神经科学家罗伯特·弗罗姆克(Robert Froemke)(未参与该项研究)说，当你激活那个脑区时，它会让你喜欢上你当时看到的东西。
但是通过使用光遗传学技术，研究人员并没有简单地只刺激NAcc区域，他们选择性地接受了mPFC的神经信号输入，自然调节了纽带关系形成过程中的NAcc区域活性，研究结果表明这种激活足以使田鼠之间形成至少是短期的纽带关系。
埃默里大学研究团队尚未对涉及mPFC-NAcc信号传导的神经递质进行研究，但他们怀疑其可能是在大脑的奖赏中枢中起重要作用的催产素和多巴胺(神经递质)，两者都被他们列入了下一步的研究计划中。
德克萨斯大学奥斯丁分校(The University of Texas at Austin)的社会关系研究员史蒂文·菲尔普斯(Steven Phelps)(未参与该项研究)说:“这项研究从根本上向我们展示了一般社会关系的形成过程。”
这种类型的神经回路活动在之前已经被证明与学习行为相关，但“对社会关系方面的延伸是一个合乎逻辑又非常新颖的观点。”
本文译自 SCIENTIFIC AMERICAN，由 Tommygun977 编辑发布。