Nature發表光遺傳學重要成果:讓惡霸變良民
日期:2016-07-04 08:44:12
在動物王國和人類社會中,總有一些喜歡欺負別人的家伙。Nature雜志六月三十日發表的一項研究顯示,這些家伙的大腦的確與眾不同,霸凌行為會讓它們很開心。
此前有研究者認為,“惡霸”們的大腦獎賞系統可能會被攻擊性行為激活,而基底前腦是與攻擊性行為有關的重要獎賞區域。“我們的研究首次證實,霸凌行為激活了大腦獎賞回路,讓一些個體對此感到愉悅,”西奈山伊坎醫學院的副教授Scott Russo說。“操縱這個回路能夠改變神經元的活性和個體的攻擊性行為。”
為了研究攻擊性行為的個體差異,研究人員每天讓成年雄性小鼠與地位較低的年輕小鼠相處三分鐘。他們發現70%的小鼠會表現出攻擊性行為(AGG),30%的小鼠完全沒有攻擊性(NON)。
GABA是大腦中主要的抑制性神經遞質,在多種生物中調控神經系統的功能和行為。GABA投射神經元能抑制其它大腦區域的神經元。研究人員發現,霸凌其他小鼠會使AGG小鼠基底前腦GABA投射神經元活性增強,由此減少外側韁核的神經活性,而外側韁核介導小鼠對攻擊性刺激的反感。在有機會霸凌其他小鼠的時候,NON小鼠基底前腦的神經活性減弱,外側韁核的神經活性增強,導致它們反感攻擊性刺激。
隨后,研究人員用光遺傳學工具直接控制基底前腦和外側韁核之間的GABA活性。研究表明,刺激或抑制這個神經投射是改變小鼠攻擊性傾向的充分必要條件。操縱基底前腦和外側韁核之間的GABA活性,能使攻擊性小鼠變得溫和起來,不再欺負地位較低的小鼠。
研究人員總結道,小鼠是否喜歡欺負弱小取決于基底前腦和外側韁核之間的大腦回路。攻擊性行為與不少精神疾病有關,這項研究可以幫助人們開發新藥治療一些精神疾病。
光遺傳學是神經學領域的革命性技術,誕生至今已經有十年了。該技術是將光敏通道蛋白添加到想要研究的神經元中,通過光照選擇性開啟這些通道,激活或者沉默目標神經元。光遺傳學技術可以實現精確的時間和空間控制,是深入理解神經系統的有力工具,有助于探索神經元功能、神經元興奮性、突觸傳遞等問題。
對于人類來說,進食已經不僅是生存需要更是一種享受,甚至是一種“癮”。現在強迫性進食和糖癮已經成為了人類健康的重要威脅,但對此進行干涉又可能會影響正常的進食行為。2015年1月Cell雜志上發表的兩項研究,通過光遺傳學技術將正常的進食行為與尋求獎賞的進食分開,鑒定了強制性進食的神經基礎,為治療這種疾病提供了新的靶標。
隨著光遺傳學技術的廣泛應用,人們開始認識到這一技術中的種種局限,而這又進一步刺激了光遺傳學的發展。Nature Methods以“Optogenetics: the age of light”為題,回顧了光遺傳學近期取得的新成果,探討了這一技術中存在的一些問題。文章指出,要完全發揮光遺傳學的潛力,人們還需要更好的探針和光遞送策略,對結果進行更謹慎的解讀。
Nature雜志去年年底的一項研究指出,在錯綜復雜的大腦神經網絡中,牽動一根線就會拆開好幾個回路。可以說是牽一發而動全身。通過光遺傳學技術或藥物操縱大腦的神經回路,會出現誤導性的現象,使人們得出沒有根據的結論。
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