神经科学家发现侵略如何导致更多侵略

加州理工学院的研究人员发现，控制老鼠攻击性的硬连线神经回路在攻击性战斗中取得胜利后得到了加强。

就像冠军战士在每次胜利后都获得信心一样，雄性老鼠在连续几次与其他雄性老鼠的侵略性交锋中胜出后，在未来的遭遇中将变得更具侵略性，攻击速度更快，持续时间更长，并且无视对手的投降信号。

对于研究行为神经科学的人们来说，这种现象很有趣，因为侵略是大脑中与生俱来的硬连线行为。这意味着鼠标在参与攻击行为之前无需学习。侵略是成年后的本能。但是，经验（例如，反复成功的积极遭遇）能够改变这种先天的行为。

如今，加州理工学院的一个研究小组发现，在攻击行为中取得胜利后，控制老鼠攻击行为的硬连线神经回路得到了加强，并确定了一种在下丘脑中运作的学习机制，下丘脑是传统上被认为是本能的来源，而不是学习。

这项研究是在戴维·安德森（David Anderson），西摩·本泽（Seymour Benzer）生物学教授，天桥和陈慧仪神经科学研究所的领导主席，霍华德·休斯医学研究所研究员，以及加州理工学院天桥和陈慧Neuro神经科学研究所所长的实验室中进行的。

一份描述这项研究的论文发表在2020年9月24日的美国国家科学院院刊上。

天生的行为与所习得的行为之间存在差异。例如，可以教导小鼠执行某些行为（例如，拉动操纵杆）会导致积极的结果（例如接受食物）。另一方面，攻击性等先天行为是雄性小鼠的本能。这些老鼠在面对它们认为有威胁的其他老鼠时，无需学习如何冲刺和攻击，它们只是做出反应。

先前的研究表明，雄性小鼠一旦在与其他雄性动物的几次侵略性交锋中获胜后，在未来的交锋中会表现出更大的攻击性。换句话说，先天的行为会因经验而改变。这种效果被称为“侵略训练”。

由博士后学者Stefanos Stagkourakis领导，加州理工学院的团队研究了老鼠大脑中的一种特殊连接，其中一组突触从杏仁核之间交界处的一个研究较少的区域（一个在恐惧相关行为中起重要作用的大脑区域）传递信号。 ）和海马（在短期记忆中发挥作用）到下丘脑的特定亚种，称为下丘脑腹膜下（VMH），它控制小鼠的攻击行为。（下丘脑在其他子区域中也包含神经元，这些子元介导其他社会和体内稳态行为，例如交配，父母行为，进食和体温调节，但尚未对此进行研究。）

研究小组发现，在进行了攻击性训练之后，这些突触显示出长期增强（LTP）的迹象，这类似于在信号上调高音量旋钮。这些突触不仅对下丘脑神经元说话，还对它们大喊大叫，使它们的反应更加强烈。

该团队使用加州理工学院脑成像中心研究了神经元的树突，从神经元延伸的突起，这些突起接收来自其他神经元的信号，特别是树突的棘突，其结构类似于下丘脑神经元上的微型无线电天线，可检测来自其他丘脑神经元的输入大脑区域。他们在进行侵略训练之前和之后检查了这些结构的数量，大小和形状。他们发现，攻击性训练导致下丘脑神经元上许多其他树突棘的生长。预期这种结构变化将使这些神经元对传入的信号更加敏感，因此更容易被激活。

该团队还通过实验阻止了攻击训练期间LTP在这些突触上形成，并发现攻击训练不再导致这些小鼠的攻击行为增加。

尽管测试的所有雄性小鼠在基因上都是相同的，但约25％的小鼠从未表现出攻击性，并且对攻击性训练引起的行为改变“免疫”。作者进一步发现，基因相同的小鼠之间的这种行为异质性是由于血清睾丸激素水平的自然变化所致：非攻击性小鼠的睾丸激素水平平均低于其攻击性兄弟姐妹。向非攻击性小鼠施用补充睾丸激素会引起杏仁核-下丘脑突触的攻击行为和LTP的出现。

这项工作确定了攻击性训练后非常特定的大脑区域的变化，但是介导攻击性行为的行为影响的适应可能发生在大脑的多个部位。在未来的工作中，研究小组将研究社交活动后不同大脑区域的神经活动如何变化，并尝试确定在攻击性神经回路中具有重要意义的大脑结点。该研究小组还希望研究在其他基因相同的小鼠中睾丸激素水平如何变化，因为该激素是由基因编码的酶合成的。

参考：Stefanos Stagkourakis，Giada Spigolon，Grace Liu和David J.Anderson于2020年9月24日在美国国家科学院院刊上发表的论文“下丘脑LTP介导了先天社会行为中与经验有关的可塑性”。
10.1073 / pnas.2011782117Caltech作者：
20200723-122438626

该论文的标题是“先天性社交行为中与经验有关的可塑性是由下丘脑LTP介导的”。Stagkourakis是该论文的第一作者。其他合著者是显微镜技术员Giada Spigolon，本科生Grace Liu和Anderson。资金由美国国立卫生研究院，EMBO和霍华德·休斯医学研究所提供。