雄性老鼠大衛·安德森（David Anderson）的加州理工學院實驗室是典型的囓齒動物。在大多數情況下，如果被激怒的話，他們會捍衛自己的籠子 - 追逐男性入侵者。老鼠將刺痛并nip，直到一個人承認，爪子，社交失敗。他們實際上很少互相傷害。
但是，借助開關的輕彈，安德森的團隊可以將普通的實驗室鼠標轉換為一種惡毒的野蠻人，不會後退。就像布魯斯·班納（Bruce Banner）變成綠巨人一樣，老鼠似乎別無選擇，只能讓怪物跳出來，咬傷其畏縮的受害者。
為了汲取動物的自然侵略，科學家激活了由安德森（Anderson）群體和其他人確定的一小部分神經細胞或神經元，這些神經細胞是侵略行為的控制中心。即時打開這些腦細胞會增加鼠標對戰鬥的胃口。
在這些對抗中，科學家繪製了細胞之間的物理和化學連接，以跟踪暴力行為的神經根。這種囓齒動物的混戰似乎與學校欺負或冷血殺手的侵略似乎相去甚遠。但是研究人員認為，可能涉及大腦中的一些相同電路。
大腦的攻擊神經元位於一個稱為腹膜下丘腦的區域，該區域與動物的侵略性長期相關。科學家在2011年開始關閉這些神經元，以發現一種將溫順的小鼠變成憤怒的傻瓜的方法。
從那以後，研究人員縮小了所涉及的神經元列表。去年五月自然，安德森（Anderson）的團隊描述了一小部分神經元，這些神經元特別升級了侵略性。Nirao Shah舊金山分校的加利福尼亞大學團隊獨立地確定了同一神經元。
安德森說：“ 2011年，我們知道這些神經元居住的社區，但我們不知道該社區的確切房屋或街道。” “我們現在知道。”
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| 暴力根源 跟踪控制小鼠和果蠅侵略性的神經元網絡可以幫助我們更好地了解人腦中的侵略性。 D. Lin;世界等。2015; D.安德森；蔡司顯微鏡；戴維德；科學/科學之眼； CBI; J. Hirshfeld; asahina等。2014。 |
下丘腦中的這個侵略樞紐並不單獨工作。它是大腦結構網絡的一部分。從組織攻擊行為的社區中，每個神經元都與整個大腦中的其他神經相連，以產生與戰鬥相關的特徵：賽車心臟，新陳代謝增加以及充電或咬人涉及的肌肉運動。通過研究進入集線器的神經信號並跟踪那些移出的神經信號，科學家的目標是構建電路圖，顯示大腦如何使整個身體處於戰斗狀態，或者控制著積極的衝動。
安德森（Anderson）稱這個樞紐為“我們進入大腦的海灘以學習侵略”。
地圖的詳細信息仍在出現。在某些地區，與侵略有關的神經元在男性和女性方面有所不同。神經元聚集在小鼠的第二個大腦區域中，也會在激活時引起攻擊，科學家報告2月3日細胞報告。這些細胞在男性和女性中都會促進侵略性行為。
蒼蠅和鳥類的實驗揭示了與小鼠相似的大腦區域中促進攻擊的神經元。這種對動物攻擊中心的研究有望更好地了解大腦中攻擊性的組織和產生：它是通過一些關鍵節點擴散或控制的？由於人的大腦與小鼠幾乎相同，因此研究也可能會深入了解人類侵略。
不良街區
從鳥類到小鼠再到人類的動物，偶爾出現侵略的爆發是常見的，甚至是正常的。面對真正的威脅，大多數生物都會提高聲音或採取身體行動來抵禦攻擊。
引起攻擊行為的神經元位於下丘腦中，這是大腦中心的一個區域。下丘腦由數十個小細胞組成，控制著許多基本功能，例如餵養，代謝，體溫，口渴，疲勞和睡眠。它還調節基本驅動器，例如交配和侵略。
在1920年代，蘇黎世大學的沃爾特·赫斯（Walter Hess）發現，下丘腦的電爆裂可能使貓陷入憤怒，拱起，嘶嘶聲和爪子附近的物體中。他被授予1949年的諾貝爾獎為了他的工作。 1980年代的研究證實，下丘腦也是大鼠憤怒的中心。儘管如此，促進攻擊的神經元及其作用方式的確切位置仍然是一個謎。研究停滯不前，沒有該工具來探測該難以觸及的區域中特定細胞集的工具。
但是，近年來，新技術使研究動物中的單個腦細胞成為可能，因此科學家可以仔細研究下丘腦在攻擊中的作用。在任務中，查看神經元最活躍的一種方法是跟踪c-fos，一種響應神經元活性的蛋白質的基因。
使用另一種稱為光遺傳學的技術，研究人員正在設計單個囓齒動物腦細胞，以使其可通過光控制（SN：1/30/10，p。 18）。科學家提供了一個將光敏蛋白編碼在感興趣細胞中的基因。然後，可以通過將彩色激光光在細胞上閃爍，可以激活工程神經元或“打開”與其他神經元進行通信。科學家可以刺激或關閉特定的細胞，然後觀察動物的行為。
使用這些技術，安德森的小組五年前開始在下丘腦中探測細胞。Dayu Lin當時，安德森實驗室的一名博士後研究員很快就在一個小區域中歸零了，當雄性小鼠開始戰鬥時，該地區變得活躍。下丘腦的這一部分是腹側下丘腦或VMHVL的腹側區域，由大約10,000個神經細胞組成。
林說：“這不是大腦中的很多房地產，但顯然是一個非常關鍵的領域。”她的研究，出版在2011年自然，也表明了一個驚喜：與侵略行為相關的下丘腦的一小部分也與交配行為有關。在某些情況下，在動物交配時，在侵略性相遇期間激活的同一神經元似乎被激活。
安德森（Anderson）的團隊正在尋找類似的蒼蠅攻擊匹配連接。 2014年1月，他的團隊報告在細胞在一小撮神經元中，促進雄性果蠅侵略但不存在女性。當男性蒼蠅騎師在食物菜餚上的位置或與其他男性抗衡以贏得女性的機會時，這些神經元很活躍。由於蒼蠅具有簡單的神經系統，因此僅激活100,000個腦細胞中的三到五個神經元就會向附近的靶標發出刺激。安德森（Anderson）的團隊現在正在調查這些神經元是否像在老鼠中一樣在交配中發揮作用。
VMHVL神經元是否是多任務處理者，忙於促進性和暴力的努力，或者是否只是佔據了同一一般的大腦區域，尚不為人所知。即使這些行為是相反的社會互動形式，但兩者都由化學信號（稱為信息素）驅動，並具有共同的特徵，例如嗅探和緊密的身體接觸。
“在未經訓練的眼中，當您看到兩隻小鼠進行交配和戰鬥時，通常很難說出差異，”安德森說。
侵略和交配在動物中具有另一個特徵：行為是從出生開始的。
安德森說：“雄性蒼蠅第一次遇到雌性蒼蠅，它會給她起訴。他第一次遇到雄性蒼蠅時，他將與那隻蒼蠅進行侵略。”小鼠也是如此：侵略不需要正規訓練。
鑑於表達侵略的動力是內置在大腦中的，科學家說，發現有一個樞紐，或者可能有幾種指導行為使動物在正確的時間以正確的方式做出反應。儘管研究人員尚未確定流程圖，但命令鏈可能包括一個與附近樞紐和遙遠大腦區域連接的關鍵指揮中心。該網絡還將連接到感官神經元，這些神經元將外界的提示（異味，視覺，聲音）帶到集線器中，以指導行為，並與大腦的運動區域一起傳達採取行動所需的信息。
從情人到戰鬥機
科學家並不是在尋找一個觸發爆發的觸發因素。侵略性行為，動物或人類，不僅是物理電路的結果，而且是大腦化學，基因和不斷變化的環境的結果。即使在VMHVL樞紐內，也有很多複雜性。在下丘腦的這一部分中，不同類型的神經元從事不同的工作，傳達了交配，戰鬥和恐懼的信息。
為了解決哪些神經元做什麼，安德森的小組對艾倫腦圖集，一種在線目錄，繪製成人小鼠腦中的基因活性。在尋找控制VMHV1攻擊中心的基因時，科學家確定了一組由激素雌激素的受體標記的細胞。後續研究表明，當動物進行戰鬥時，這些神經元最有可能活躍。
然後，科學家通過將光敏蛋白插入那些神經元中，對小鼠進行了轉基因。令人驚訝的是，通過調整光線研究人員的強度可以改變動物的行為。通過將光線轉動到高強度來激活細胞，促使溫和的男性咬人並爪附近的靶標 - 甚至是伴侶或cast割的男性，通常都不被視為威脅。將光線降低到低調，而不是攻擊目標，而是將其安裝在交配行為方面。將開關從低至高的提示切換，可以在幾秒鐘內從情人轉到戰鬥機。
安德森說的結果，出版去年五月自然，證明VMHVL中的侵略神經元控制社會互動的多個階段，從嗅探和認識您，到觸摸和交配到全面攻擊。他的小組繼續改變細胞中的活性，以尋找這種微調背後的控制機制，並研究雌激素在混合物中的作用。
激素是人體的信號分子。長期以來，研究人員知道，性激素（睾丸激素，雌激素和孕酮）對大腦具有深遠的影響。它們會影響年輕人的大腦發展和老年人的記憶。儘管被視為控制攻擊性的人類激素，但睾丸激素在男性大腦中被轉化為雌激素。酶芳香酶處理此轉換。
2009年，沙阿（Shah）的小組展示了雌激素在發育過程中如何“男性化”的腦電路，通過建立芳香酶產生的神經元的分數來使男孩成為男孩。女性也有這些神經元，但數量較小。
從那時起，沙阿的小組探究了男性和雌性小鼠的神經迴路，尋找可能解釋性別特定行為的差異。即使在小鼠中，侵略性行為在性別之間也截然不同。雄性小鼠有力地將領土拋棄並不斷地掩蓋以保持控制。在實驗室中，一隻雄性老鼠掉進另一個男性的籠子裡，立即被毆打並趕走。女性不會遭受這種攻擊；他們通常將侵略性限制為保護年輕人。
此外，男性和女性的戰斗方式存在很大差異。例如，雄性通常通過朝側面區域或側面移動來攻擊其他男性。他們也可以拳擊和摔跤。女性通過直接移動頸部或生殖器區域來攻擊入侵者。儘管兩種戰鬥風格旨在抵禦攻擊，但它們採用了不同的動作和罷工。
沙阿說：“這就像一個人正在使用功夫，另一隻動物正在使用跆拳道。”為了研究控制這些性別特定行為的神經途徑，Shah的群體發現了少數受大腦中性激素影響的基因。通過關閉這些基因，他的群體可以嘲笑激素對個人行為的影響。
通過這一過程，Shah及其同事確定了與男性侵略有關的大約2,000個神經元的人群 - 大致與安德森團隊確定的一組VMHVL細胞。調查結果，出版在2013年細胞，表明，與雌激素受體一起，大多數細胞都帶有孕酮受體。孕酮有助於控製女性的性行為和懷孕，但也是男性產生的。 Shah說，目前尚不清楚雌激素或孕激素的受體在控制侵略行為中起著直接的作用。目前，受體可以用作孤立和操縱細胞的標記。
鍛造路徑
最近幾個月，科學家已經確定了內側杏仁核內部的侵略神經元組，這是一種腦結構，可處理恐懼和其他情緒。去年9月細胞，安德森的小組描述杏仁核神經元的群體在雄性小鼠中被光遺傳技術激活時，可以觸發攻擊（在高水平的光線下），也可以產生安裝行為（在較低的光水平下），就像下丘腦中的神經元一樣。
強大的老鼠
安德森說，促進攻擊的杏仁核神經元可能是直接或間接地進入VMHVL中“攻擊”神經元的電路的一部分。他的小組現在正在尋找這些結構之間的解剖途徑。
2月，Shah的團隊在杏仁核中確定了一組產生芳香酶的神經元。 Shah說，這些細胞是侵略迴路中第一個影響男性和女性侵略的細胞。他的小組正在努力識別往返該地區的聯繫，以查看與侵略相關的神經元是否與男性相比，在女性中是否被連接到不同的電路中。
隨著侵略迴路的細節出現，這些實驗室和其他人的科學家正在設計實驗，以確定環境線索是否在電路中進食，以幫助控製或抵抗戰鬥的衝動。在她的紐約大學實驗室，Lin使用光遺傳學工具來追踪從稱為側隔的大腦區域進入VMHVL中間的信號。在小鼠中，將側隔夾在下丘腦前部附近的扣帶回皮層和伏伏核之間。側隔與下丘腦具有物理聯繫，預測直接導致VMHVL。
對囓齒動物的研究表明，對外側隔膜的損害會導致動物變得過度侵略性。由於該大腦區域中的細胞會產生抑制性神經遞質的抑製作用，從而減慢神經元，因此科學家認為，在正常情況下，該結構可抑制侵襲性衝動。
林說：“外側隔膜似乎是完美的定位，可以傳達與環境和經驗有關的線索，以減輕社會行為的產出。”
隨著研究的進展，有關大腦控制侵略的問題可能會回到更多基本問題，例如：人們如何積極控制其侵略性衝動？還是創造一個更安全的世界？
安德森說，關於暴力行為的生物學研究通常受到法律和社會關注的阻礙。如果個人因暴力傾向而被污名化？對侵略生物根源的知識會導致很難定罪病態的暴力，誰可能聲稱“我的細胞使我這樣做”？
安德森說：“一方面，我們非常關心暴力。每次發生一次學校槍擊時，人們都想知道為什麼這個國家有暴力流行。” “與此同時，人們非常不願意進入暴力和侵略的生物學根源。但是，如果我們對此有更多的了解，我們也許可以防止其中一些悲慘的事件。”
本文發表於2015年3月21日的科學新聞在標題下，“侵略大道：追踪大腦如何為暴力行為。”
