
在复杂的社会互动中,如果一位长期的朋友突然变为敌人,例如古罗马的布鲁图斯背叛凯撒,或莎士比亚笔下伊阿古陷害奥赛罗,我们的大脑必须在不改变对该个体身份记忆的前提下,更新对其情感的评价。一项发表于《科学》杂志的小鼠研究揭示了这一复杂过程背后的神经机制。
该研究指出,海马体在更新情感时,能将个体身份和情感价值区分开来。研究负责人、东京大学定量生物科学研究所教授奥山辉宏(Teruhiro Okuyama)表示:“我们发现了支撑对他人情感的神经机制。”研究结果表明,海马体中存储记忆的神经元相对稳定,但它们与基底外侧杏仁核(BLA)神经元之间的连接强度会发生改变。
奥山及其同事巧妙地运用了化学遗传学(chemogenetics)技术,诱导原本温顺的小鼠表现出攻击性,并结合光遗传学(optogenetics)追踪被攻击同笼小鼠脑内海马体回路的变化。他们发现,通过靶向特定的神经元群,可以实现对“社交记忆的写入和擦除”。
斯坦福大学精神病学和行为科学教授罗伯特·马伦卡(Robert Malenka)虽然未参与此项研究,但对其工作大加赞赏:“他们在这篇论文中完成的工作令人难以置信。他们出色地定义了三个脑区之间的连接,以及负责他们所研究现象的细胞类型特异性连接。”
奥山解释说,当小鼠受到陌生小鼠攻击时,通常会在未来的所有社交互动中变得更加焦虑和谨慎,这类似于抑郁或焦虑状态。然而,当它被熟悉的小鼠攻击时,它只会特异性地避开那只攻击者,而继续与其他小鼠正常互动。
在新研究的一项实验中,一只小鼠进入一个笼子,遇到了一只熟悉且此前友好的小鼠,这只小鼠已被化学遗传学诱导产生攻击行为。结果发现,被攻击的小鼠学会了特异性地避开这只新变得具有攻击性的小鼠,但仍与熟悉且友好的对照组小鼠保持正常互动。
当研究团队通过光遗传学抑制被攻击小鼠从海马体到基底外侧杏仁核(hippocampus-to-basolateral amygdala, BLA)以及从杏仁核到伏隔核(amygdala-to-nucleus accumbens)的神经投射时,这种回避学习过程便会受阻。然而,如果抑制直接的海马体到伏隔核(hippocampus-to-accumbens)通路(该通路与识别小鼠的熟悉度相关),则这种回避学习依然完好无损。这表明,大脑区分了身份识别和情感更新的神经通路。
在识别出存储攻击者记忆的特定海马体神经元群后,研究团队通过削弱这些神经元与杏仁核之间的突触连接,成功“擦除”了该记忆。这一结果提示,这两个脑区之间突触连接的增强对于小鼠更新对其他小鼠的情感至关重要。相反,通过将足部电击与新小鼠记忆存储神经元的光遗传学激活相结合,即使该同伴此前并未表现出攻击性,也能使其避开同伴。
纽约大学神经科学和精神病学教授林大宇(Dayu Lin)虽然未参与此研究,但他指出:“他们描述的泛化现象是一致且稳健的。”不过,他也提出了另一种可能性:小鼠特异性避开攻击者,也可能是因为它们同时学会了非攻击者是安全的。“它们知道这是一只安全的动物。因此,非攻击者对于特异性回避的发生可能也很重要。”
宾夕法尼亚大学神经科学和心理学教授迈克尔·普拉特(Michael Platt)同样未参与此项工作,他认为这项研究为该领域提供了一个可操作的行为范式,以研究社交记忆的可塑性。“他们能够改变一只小鼠的‘个性’,并记录另一只小鼠如何更新对该个体的表征,这令人惊叹。”他指出,这类操作在灵长类动物和人类研究中是无法实现的。
尽管如此,马伦卡也表示,这些研究仅仅是“我们理解社交行为回路的冰山一角”。他补充说,理解海马体-基底外侧杏仁核回路的下游投射同样至关重要。“记忆情感价值的改变,除非转化为行为,否则对动物毫无益处。那么,是怎样的回路让小鼠能够利用记忆并走向友好的小鼠呢?”这为未来的研究指明了方向。