攻击发生时,前额叶的一组抑制性细胞安静下来
雄鼠攻击同伴时,前边缘区GABA能群体活动下降。增强这组细胞及其通向外侧下丘脑的投射可减少攻击,食欲素相关细胞与受体信号也参与调节。
陌生雄鼠进入领地,有的小鼠会追逐攻击,有的并不主动攻击。前额叶如何参与这种差别?2023年8月25日发表于 iScience 的研究发现,攻击发生时,前边缘区(PL)的总体活动标记增加,一组GABA能细胞却呈现相反变化。沿着它们的输出追向外侧下丘脑(LH),研究者找到了一种能够限制攻击行为的皮层联系。
增强PL的GABA能细胞或其LH末梢活动,可延迟攻击并减少攻击与追逐;抑制则产生相反方向的变化。LH食欲素细胞的活动标记和放电,以及食欲素受体药物实验,共同支持这一下游系统参与调节。
阅读目录 · 6个部分
总体标记上升,抑制性群体却走向另一边
研究把居住者雄鼠分为会主动攻击和不主动攻击两组。前者在攻击后,PL中带有c-Fos活动标记的细胞更多,兴奋性细胞中的共标也增加。但GABA能细胞中的c-Fos共标减少,提示同一个脑区内部并不只有一种活动方向。两组动物对与相遇经历配对的环境也有不同选择:攻击者更偏好该场所,不攻击者则回避。
动态记录显示,攻击者开始咬击时,PL的GABA能群体钙信号明显下降;不攻击组的对应记录未显著改变。脑片中,这组细胞的自发及电流引发放电也较低。不同层面的证据汇聚到一个现象:与攻击相伴的,并非整个前额叶一起安静。
来源:Bai F et al. · iScience · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗
攻击开始得更晚,追逐也减少
当研究者增强PL的GABA能细胞活动,原本具有攻击性的雄鼠首次攻击变晚,攻击次数和持续时间减少,追逐次数与持续时间也降低。化学遗传与光遗传干预都得到类似方向的结果,使这些细胞的作用超出了单纯的活动相关性。
行为变化还涉及与相遇经历配对的环境。激活这组细胞后,攻击者对相关场所的偏好减弱,呈现回避;而不攻击动物并没有因同样的激活进一步出现显著场所回避。已有的行为状态,影响了干预能够改变什么。
来源:Bai F et al. · iScience · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗
抑制活动,攻击反而增强
相反,减弱攻击者PL的GABA能细胞活动后,首次攻击更早,攻击和追逐的次数、持续时间都增加。与激活结果相互补充,这说明这组细胞在该行为环境下具有约束攻击的作用。
不过,场所偏好的变化没有完全照着攻击强度变化:在攻击者中,抑制后相关场所停留时间增加,标准化偏好评分却未进一步显著增强;不攻击动物的偏好评分则可以升高。一次攻击表现与对场所的后续选择,既相关又各有变化。
来源:Bai F et al. · iScience · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗
长程输出中,LH末梢能够改变行为
皮层抑制性细胞常被放在局部网络中理解:它们能调节附近兴奋性细胞的活动。这项研究追问的是另一种空间尺度——当抑制性细胞把信号送往较远脑区,会怎样影响行为?研究者因此既改变PL内的细胞活动,也分别考察不同下游位置的末梢,把脑区层面的作用逐步缩小到具体输出。
这组皮层细胞的纤维伸向多个区域,包括内囊、斜角带水平支核和LH。在本研究条件下,改变前两个位置的末梢活动未见明显攻击效应,LH末梢的干预则产生了清楚的双向变化。
增强LH末梢活动,攻击和追逐减少,LH中食欲素细胞的c-Fos共标比例下降;减弱末梢活动时,行为和标记向相反方向变化。由皮层通向下丘脑的抑制性联系,因而成为解释行为结果的具体下游线索。
来源:Bai F et al. · iScience · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗
GABA传递与食欲素细胞放电相联系
荧光视野中,来自PL的纤维出现在LH食欲素细胞附近。脑片记录进一步发现,增强带有相应化学遗传受体的PL输入后,已确认的食欲素细胞放电下降;阻断GABA_A受体时,这种下降得到逆转。对照组没有出现相同变化。
这使GABA介导的抑制成为连接皮层输出与LH细胞活动的一种解释。食欲素系统本身还参与觉醒和动机,研究中的放电与行为发现,也把攻击放进了更广的状态调节背景。
来源:Bai F et al. · iScience · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗
受体药物也改变攻击和场所选择
在LH局部给予食欲素A后,雄鼠攻击更早、攻击和追逐更多,对相遇配对场所的偏好也增强。另一项实验中,全身阻断两类食欲素受体,攻击减少,场所偏好转为回避。这些药物结果支持食欲素信号参与行为调节。
研究由此揭示,前额叶里数量较少的抑制性细胞,也能通过长程输出影响雄鼠的社会攻击。现有结果来自白天测试的成年雄鼠;其中哪些细胞亚型承担关键作用,以及觉醒状态怎样参与这条联系,仍是理解该调节过程的具体问题。
来源:Bai F et al. · iScience · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗