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激光把老鼠變“殺手”

來源:中國科學報2017-01-16 我要評論(0 )   

一隻老鼠和它的幼崽在分享一隻蚱蜢。圖片來源:Jean-Louis KleinMarie-Luce Hubert本報訊曾幾何時,一隻老鼠漫不經心地與(yu) 一隻蟋

 一隻老鼠和它的幼崽在分享一隻蚱蜢。

圖片來源:Jean-Louis Klein & Marie-Luce Hubert

本報訊 曾幾何時,一隻老鼠漫不經心地與(yu) 一隻蟋蟀待在籠子裏;但是轉瞬之間,這隻齧齒動物便跳到了這隻昆蟲的身上並把後者的腦袋撕了下來,而這一切都是因為(wei) 科學家轉換了一個(ge) 開關(guan) 。

這是第一次,研究人員潛入了負責動物狩獵行為(wei) 的一部分大腦,利用激光處理了特定的神經細胞。更重要的是,他們(men) 發現這個(ge) 狩獵中心是一個(ge) 奇怪的地方——該大腦區域還是造成恐懼的原因所在。

並未參與(yu) 該項研究的美國劍橋市麻省理工學院神經學家Kay Tye表示:“這是真正令人興(xing) 奮的東(dong) 西。”他說:“這如何與(yu) 恐懼或回避有關(guan) 呢?這幾乎是狩獵的對立麵。”

Ivan de Araujo最初並沒有打算把老鼠變成“瘋子”。作為(wei) 一名耶魯大學的神經生物學家,他通常會(hui) 在自己的實驗室中研究齧齒動物的進食行為(wei) 。但是幾年前,De Araujo看到了一項2005年的研究成果。該研究顯示,杏仁核——大腦中與(yu) 恐懼和焦慮相關(guan) 的一個(ge) 小型杏仁狀區域——在小鼠的狩獵與(yu) 進食過程中非常活躍。這似乎很奇怪,因為(wei) 關(guan) 於(yu) 杏仁核的大多數研究都聚焦於(yu) 防禦或順從(cong) 的情緒。

為(wei) 了進一步探索這種關(guan) 係,De Araujo及其團隊轉向了光遺傳(chuan) 學研究,這種技術能夠用激光刺激神經細胞。

之前,研究人員曾使用這項技術在小鼠中進行了從(cong) 改變記憶到使它們(men) 感到口渴的一係列嚐試。如今,De Araujo和同事們(men) 想知道能否用它來使小鼠模仿特定的狩獵和飲食行為(wei) 。

研究人員並不期望齧齒動物能夠從(cong) 頭到尾執行一套完整的狩獵序列:聳著它的脖子,發現它的獵物,追捕獵物,抓住獵物,把牙齒嵌入獵物體(ti) 內(nei) ,最後進行致命一咬。然而這恰好是此項研究最終看到的結果。

研究人員發現,兩(liang) 種途徑相互交織完成了一次狩獵。一個(ge) 是控製對獵物的追擊(PAG),另一個(ge) 是控製咬合的精度(PCRt)。把PAG作為(wei) 目標的激光使得小鼠移動得更加迅速或緩慢;而以PCRt為(wei) 靶點的激光使得小鼠的撕咬更有力或更羸弱。

當研究人員在同一時間刺激這兩(liang) 種途徑時,小鼠會(hui) 停下來追捕並且撕咬幾乎它能夠找到的任何東(dong) 西——蟋蟀、木片,甚至瓶蓋。研究人員在1月12日出版的《細胞》雜誌上報告了這一研究成果。

De Araujo表示:“中央杏仁核似乎是一個(ge) 組織運動行為(wei) 的中心……然而之前科學家還沒有這樣的概念。”

但是,激活PAG和PCRt並不會(hui) 把小鼠變成肆無忌憚的殺手。這些齧齒動物隻追逐小東(dong) 西,而不是其他老鼠。這表明,大腦的其他部分可以保持杏仁核處於(yu) 抑製當中,De Araujo說道。

至於(yu) 為(wei) 什麽(me) 恐懼和狩獵中心位於(yu) 大腦的相同區域中,Tye推測,這或許是因為(wei) 這兩(liang) 種行為(wei) 在野外是彼此關(guan) 聯的。他說,當老鼠離開自己的洞穴外出捕獵時,它也要當心自己不要被捕食者吃掉。

Tye說:“像每一個(ge) 好的科學發現一樣,這個(ge) 發現提出了更多的問題。它提出了很多關(guan) 於(yu) 杏仁核的問題,但同時也表明了大腦是如何真正工作的。”

杏仁核附著在大腦海馬的末端,呈杏仁狀,是邊緣係統的一部分。杏仁核是產(chan) 生情緒、識別情緒和調節情緒、控製學習(xi) 和記憶的腦部組織,而且研究發現,幼兒(er) 自閉症似乎也與(yu) 擴大的杏仁核有關(guan) 。杏仁核主要通過外側(ce) 嗅紋、終紋和腹側(ce) 杏仁傳(chuan) 出通路,與(yu) 額葉內(nei) 側(ce) 、眶額回、隔區、無名質、視前區、海馬體(ti) 、下丘腦、丘腦、紋狀體(ti) 、顳蓋皮質、島蓋皮質、頂蓋皮質、顳極、運動皮質及腦幹網狀結構等有雙向交互聯係。(趙熙熙)

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