社會交往需要對他人行為的認(rèn)識和理解。鏡像神經(jīng)元（Mirror neurons）是20世紀(jì)末由意大利帕爾馬大學(xué)首先發(fā)現(xiàn)的，該發(fā)現(xiàn)證明在猴腦存在一種特殊神經(jīng)元，能夠像照鏡子一樣通過內(nèi)部模仿而辨認(rèn)出所觀察對象的動作行為的潛在意義，并且做出相應(yīng)的情感反應(yīng)。靈長類新皮質(zhì)的鏡像神經(jīng)元代表著熟練的運(yùn)動任務(wù)，但尚不清楚它們對其所體現(xiàn)的行為和促成社會行為的重要性，也尚不清楚它們是否存在于非皮質(zhì)區(qū)域中。

近日，美國斯坦福大學(xué)精神病學(xué)和行為科學(xué)系Nirao M. Shah教授研究團(tuán)隊(duì)在Cell發(fā)表研究，采用了基于TRAP2的活動標(biāo)記方法，以獲得對這些攻擊鏡像神經(jīng)元（鏡像TRAP）的基因訪問，發(fā)現(xiàn)位于下丘腦的VMHvlPR神經(jīng)元不僅構(gòu)成了攻擊中心，還體現(xiàn)了一種攻擊感知，這種感知不僅可以在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中引發(fā)戰(zhàn)斗，還可以監(jiān)控第三方的相互攻擊行為。

1、VMHvlPR神經(jīng)元在自身和他人攻擊過程中活躍

研究人員利用鈣成像檢測小鼠作為攻擊者或攻擊過程見證者時(shí)VMHvlPR神經(jīng)元的反應(yīng)，首先發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)飼養(yǎng)的小鼠面對入侵者時(shí)，VMHvlPR神經(jīng)元（侵略性VMHvlPR神經(jīng)元）在兩種不同形式（攻擊和尾巴抖動）的攻擊性表現(xiàn)中激活[Fig.1C,D,I-K]。而采用另一種模式，當(dāng)小鼠作為目擊者時(shí)，這些細(xì)胞（觀察性VMHvlPR神經(jīng)元）在目睹攻擊和尾巴抖動時(shí)同樣被激活[Fig.1E,F]。與VMHvlPR攻擊神經(jīng)元的活動相反的是，觀察性神經(jīng)元在其他社會互動（如理毛）期間沒有被激活[Fig.1I-N]。

Figure 1 VMHvlPR神經(jīng)元表現(xiàn)出攻擊“鏡像性”

2、影響VMHvlPR鏡像神經(jīng)元的因素

感官輸入和經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)雄性小鼠的領(lǐng)地意識和攻擊性。研究人員設(shè)計(jì)的觀察者范式允許小鼠通過透明、穿孔的隔板至少獲得示威者（demonstrators）發(fā)出的視覺和化學(xué)感受線索。利用Trpc2-/-雄性敲除鼠（通過鼻中的VNO神經(jīng)元感知化學(xué)信息）發(fā)現(xiàn)，與Trpc2+/+觀察性VMHvlPR神經(jīng)元結(jié)果類似[Fig.2A-C]，表明信息素感應(yīng)可能不是VMHvlPR神經(jīng)元的攻擊鏡像所必需的。

接著，使用紅外光譜照明干擾小鼠對示威者的視覺輸入，在這種情況下，觀察性VMHvlPR神經(jīng)元對物理攻擊或尾巴抖動則沒有明顯的激活[Fig.2E,F]。此外，缺乏社會經(jīng)驗(yàn)小鼠的觀察性神經(jīng)元與有社會經(jīng)驗(yàn)小鼠的觀察性神經(jīng)元對示威者的響應(yīng)相似。表明，視覺輸入，而不是先前的經(jīng)驗(yàn)，對于VMHvlPR細(xì)胞的攻擊鏡像至關(guān)重要。

Figure 2 VMHvlPR神經(jīng)元的攻擊鏡像需要視覺輸入

3、當(dāng)面對攻擊或觀察攻擊時(shí)，VMHvlPR神經(jīng)元的激活模式

鈣成像提供了整體活動的表征，無法區(qū)分攻擊者和觀察者是否激活了相同、不同或重疊的細(xì)胞子集。研究人員發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行攻擊行為或者觀察攻擊時(shí)部分重疊的VMHvlPR神經(jīng)元被激活[Fig.3A-D]。但當(dāng)觀察攻擊時(shí)，神經(jīng)元的峰值激活更高。當(dāng)小鼠執(zhí)行或觀察尾部抖動時(shí)，重疊的VMHvlPR神經(jīng)元組也被激活[Fig.3E-H]。

總之，該發(fā)現(xiàn)表明單個VMHvlPR神經(jīng)元可以代表不同的攻擊性運(yùn)動行為，從這個意義上講，它們表現(xiàn)出廣泛一致的鏡像特征。

Figure 3 個體VMHvlPR神經(jīng)元在攻擊和觀察攻擊兩種模式中被共同激活

4、攻擊鏡像VMHvl神經(jīng)元對雄鼠領(lǐng)土攻擊行為的重要性

攻擊行為在VMHvlPR神經(jīng)元中誘導(dǎo)Fos表達(dá)，研究人員利用TRAP2;Ai14基因鼠標(biāo)記了攻擊時(shí)和觀察攻擊時(shí)激活的VMHvl神經(jīng)元。首先證明了攻擊鏡像-TRAP策略可以用于在VMHvlPR鏡像神經(jīng)元中表達(dá)所選擇的基因。

接下來，使用攻擊鏡像-TRAP策略抑制攻擊鏡像神經(jīng)元，給予CNO的動物，對入侵者發(fā)起攻擊或尾部抖動的可能性降低了3倍[Fig.4A-D]。此外，它們的戰(zhàn)斗強(qiáng)度更低，攻擊入侵者的時(shí)間減少了10倍以上[Fig.4E-G]?？傊?strong>攻擊鏡像VMHvl神經(jīng)元在雄性小鼠領(lǐng)地意識的表現(xiàn)中起著特殊而重要的作用。

Figure 4 攻擊鏡像VMHvl神經(jīng)元的活動對領(lǐng)土攻擊至關(guān)重要

5、攻擊性鏡像VMHvl神經(jīng)元足以引發(fā)雄性攻擊性表現(xiàn)

VMHvlPR神經(jīng)元的激活會觸發(fā)或加劇攻擊，研究人員測試了激活攻擊鏡像VMHvl神經(jīng)元是否會導(dǎo)致類似的結(jié)果。運(yùn)用相同的策略，發(fā)現(xiàn)接受CNO處理（即激活攻擊鏡像VMHvl神經(jīng)元）的小鼠對領(lǐng)土入侵者更具攻擊性[Fig.5B-G]。更為有趣的是，由于視覺輸入在VMHvl神經(jīng)元鏡像性質(zhì)中的關(guān)鍵作用，研究發(fā)現(xiàn)攻擊性鏡像VMHvl神經(jīng)元激活后，小鼠會表現(xiàn)出強(qiáng)烈的攻擊性[Fig.5H-J]。

Figure 5 激活攻擊性鏡像VMHvl神經(jīng)元增加攻擊性

總結(jié)

本研究回答了關(guān)于鏡像神經(jīng)元對持續(xù)行為的功能貢獻(xiàn)的長期問題。最主要發(fā)現(xiàn)是，攻擊鏡像神經(jīng)元對自然發(fā)生的領(lǐng)地意識攻擊性至關(guān)重要，足以引發(fā)對雄性和非典型目標(biāo)（如雌性和無生命物體）的更強(qiáng)烈攻擊。

參考文獻(xiàn)：

Yang, Taehong et al. “Hypothalamic neurons that mirror aggression.” Cell, S0092-8674(23)00052-1. 7 Feb. 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.01.022

編譯作者：Young（brainnews創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)）

校審：Simon（brainnews編輯部）

標(biāo)簽：腦科學(xué)神經(jīng)科學(xué)