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北京時代方略

不想工作總想躺平？《細胞》找到了控制行為動力的神經(jīng)機制

當你在學(xué)習或工作時，或許出現(xiàn)過動力不足的時刻。事實上，缺乏動力不僅會影響我們的工作，還是抑郁癥等心理和精神疾病的重要特征。但是，與動力相關(guān)的神經(jīng)機制一直以來都不明確。今天，美國冷泉港實驗室李波研究組在一項發(fā)表于《細胞》雜志的研究中，終于揭開了島葉皮層神經(jīng)元介導(dǎo)動力行為的神經(jīng)基礎(chǔ)。

來源： 學(xué)術(shù)經(jīng)緯　

 

當你在學(xué)習或工作時，或許出現(xiàn)過動力不足的時刻。事實上，缺乏動力不僅會影響我們的工作，還是抑郁癥等心理和精神疾病的重要特征。但是，與動力相關(guān)的神經(jīng)機制一直以來都不明確。今天，美國冷泉港實驗室李波研究組在一項發(fā)表于《細胞》雜志的研究中，終于揭開了島葉皮層神經(jīng)元介導(dǎo)動力行為的神經(jīng)基礎(chǔ)。

早在19世紀早期，德國神經(jīng)解剖學(xué)家Johann Christian Reil首次命名一個名為島葉皮層（insular cortex）的腦區(qū)。隨后的研究相繼發(fā)現(xiàn)，這一腦區(qū)不僅參與處理味覺等感覺信息，也具有調(diào)控情感和認知行為的功能。當島葉受損或出現(xiàn)功能異常，則可能導(dǎo)致動力下降，還與抑郁癥等心理和精神疾病密切相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)表明，島葉可能參與調(diào)控動力相關(guān)的行為，然而其具體的神經(jīng)環(huán)路基礎(chǔ)仍不清楚。

在這項最新研究中，李波教授團隊標記了小鼠島葉皮層深層（layer 5B）表達Fezf2基因的神經(jīng)元。此前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，位于島葉皮層深層的錐體神經(jīng)元會直接投射至腦干，而Fezf2基因?qū)τ阱F體神經(jīng)元的發(fā)育至關(guān)重要。因此，通過標記相應(yīng)的神經(jīng)元，研究團隊能夠通過體鈣成像觀察這群神經(jīng)元的鈣活動變化，從而揭示與動力行為相關(guān)的神經(jīng)活動。

 

 

▲圖中綠色標記了調(diào)控小鼠動力行為的神經(jīng)元（圖片來源：Li lab/CSHL, 2021）

實驗中的一組小鼠經(jīng)過作者的訓(xùn)練：當它們聽見特定的聲音刺激時，會進行舔水管的行為，從而收到一小塊糖的獎賞。另一組小鼠則會在滾輪上跑動，從而獲取獎賞。通過調(diào)節(jié)行為學(xué)參數(shù)或改變小鼠的生理狀態(tài)，研究團隊可進一步操控小鼠獲取獎賞動力的強弱。通過對這些經(jīng)過標記的小鼠的觀察，作者發(fā)現(xiàn)這群神經(jīng)元不會影響小鼠舔水管或踩滾輪跑的能力，但會影響它們完成這些行為的動力。

那么，這群島葉神經(jīng)元是通過哪條神經(jīng)環(huán)路介導(dǎo)動力的？研究團隊在其下游神經(jīng)環(huán)路中，發(fā)現(xiàn)其中一個特異的投射腦區(qū)是位于腦干的孤束核。孤束核傳統(tǒng)上被認為是向大腦傳遞味覺信息的中繼站。而在這項研究中，作者通過光遺傳操控發(fā)現(xiàn)，激活島葉Fezf2神經(jīng)元到孤束核這一神經(jīng)環(huán)路，可以顯著增強小鼠舔水或跑動的動力；相反，抑制這一環(huán)路則會減弱它們進行這些行為的動力。

 

 

▲島葉Fezf2神經(jīng)元到孤束核這一神經(jīng)環(huán)路的示意圖（圖片來源：參考資料[1]）

研究團隊還發(fā)現(xiàn)，這一神經(jīng)環(huán)路對動力的調(diào)節(jié)作用受個體內(nèi)在狀態(tài)、外在獎賞刺激的價值大小以及學(xué)習經(jīng)驗影響。當小鼠已經(jīng)喝飽了糖水、獎賞刺激價值小或者小鼠還未學(xué)會獲得獎賞時，即使是激活這一神經(jīng)環(huán)路，對于小鼠動力行為的調(diào)控效果也很弱。也就是說，研究團隊意外地發(fā)現(xiàn)了一個避免小鼠對任務(wù)和獎勵上癮的機制。

因此，這項研究揭示了島葉參與調(diào)控動力的具體神經(jīng)環(huán)路機制。該環(huán)路與控制動力的傳統(tǒng)神經(jīng)環(huán)路有很大區(qū)別：抑制或激活島葉到孤束核這一神經(jīng)環(huán)路，可以減弱或增強個體的動力，而不會影響對獎賞的價值編碼和完成行為的能力。

這項研究為成癮、抑郁癥等相關(guān)精神疾病的治療提供了全新的方向和線索，通過尋找微調(diào)人類相應(yīng)的神經(jīng)元的辦法，能幫助那些因相關(guān)精神疾病而缺乏動力的人類群體。

注：原文有刪減

參考資料：

[1] Hanfei Deng et al., A genetically defined insula-brainstem circuit selectively controls motivational vigor. Cell (2021). https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.11.019

[2] Fine-tuning motivation in the brain. Retrieved Dec 9, 2021 from https://www.eurekalert.org/news-releases/936989

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