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愤怒鸟类大脑中的攻击性电路

了解紫耳噪鹛的攻击性如何受到其前丘脑神经元的影响,这表明了VIP激素的作用。

作者:Ed Yong
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在印第安纳大学的实验室里,詹姆斯·古德森饲养着紫耳噪鹛——一种漂亮但出了名具有攻击性的金翅雀。雄鸟和雌鸟会建立终生的伴侣关系,但它们和其他鸟类相处得不好。“我们的大多数鸟都被饲养在雄雌配对中,但如果你把另一只成年鸟引入它们的笼子,它们中的大多数会立即发动攻击,”古德森说。但古德森的一些鸟类并不符合刻板印象。它们几乎从不攻击入侵者。这些鸟并非天生温顺。在古德森阻止了它们大脑中一组特定的神经元释放一种叫做VIP的化学物质后,它们才变得温顺。这一举动将斗士变成了和平主义者,并以戏剧性的方式证实,存在一类特殊的细胞驱动着这些鸟类大脑中的攻击性。古德森的目标神经元位于丘脑——大脑中心一个原始的球状区域,负责控制我们许多基本功能,从睡眠到饥饿再到体温。它与攻击性也有着悠久的历史。几十年来,科学家们发现,对丘脑施加电脉冲会使哺乳动物和鸟类更具攻击性。去年,Dayu Lin表明,通过开启丘脑特定区域——腹外侧腹内侧丘脑 (VMHvl) 的神经元,他可以将温顺的小鼠变成凶残的野兽。古德森则专注于一个相邻区域——前丘脑 (AH),该区域与从鱼类到人类的脊椎动物的攻击性行为有关。他发现,当雄性噪鹛攻击地位较低的入侵者时,AH上部的神经元会更活跃。鸟越具好斗性,这些神经元就越活跃。丘脑的这个小区域富含分泌一种叫做VIP的激素的神经元。它是一种多功能的化学物质,影响血管宽度,控制肠道肌肉运动等等。它也影响大脑,但除了与生物钟有关外,我们对它在大脑中的作用知之甚少。这里有一个线索:大脑中所有对社会行为重要的部分都有分泌、携带或响应VIP的神经元。古德森今年早些时候发现了另一个线索:他表明,AH中VIP的含量可以预测不同种类麻雀的攻击性。现在,他通过阻止其AH中的神经元产生VIP,成功地完全消除了他饲养的噪鹛的任何攻击性行为。他使用了一小段DNA,该DNA与鸟类的VIP基因精确匹配,并阻止它们制造激素。当他将这段DNA片段注入它们的AH时,它们对入侵者的反应从立即动武变成了相当于严厉的言语。治疗并没有普遍地镇静这些鸟类,因为它们仍然像往常一样进食和活动。它们的社交技能也没有变迟钝,因为它们仍然愿意与蓝噪鹛——一种它们在野外有时会与之共处但不同种类的鸟——共处。它们仍然能意识到入侵者的到来,因为它们继续发出愤怒的叫声和威胁性的展示。它们只是不再打斗、追逐或攻击。古德森在使用斑胸草雀时也得到了相同的结果。与凶猛的噪鹛不同,斑胸草雀非常善于社交,生活在大型群体中。它们只在争夺配偶或保卫巢穴时才会攻击。但即使是这些和平主义者,在注射了减少VIP的药物后,变得更加和平。这些结果的精确性令人惊叹。古德森已经证明,特定的一组神经元——即位于上部AH并分泌VIP的神经元——驱动着鸟类的攻击性行为,并且只驱动攻击性行为。它们不影响更愉快的社交技能、识别其他个体的能力、焦虑或运动——仅仅是攻击性。更具体地说,古德森认为,当鸟类保卫自己的领地时,这些神经元会影响攻击性,但在争夺配偶时则不会。在他给斑胸草雀注射了抗VIP片段并让它们与其他金翅雀放在一起后,它们花了两天时间才变得不那么具有攻击性。第一天,当它们争夺配偶时,它们的打斗频率与未经处理的同类一样。第二天,在配对并筑好巢后,它们突然变得更加被动。Dayu Lin,我上面描述了她的工作,赞扬了这篇论文。“并非有很多哺乳动物研究暗示VIP在攻击性中的作用,”她说。“最大的问题是,这种细胞群是否存在于哺乳动物中,并且是否具有相同的功能。” 这不仅对理解其与人类的相关性很重要,而且因为根据研究丘脑的克利福德·萨珀的说法,在小鼠中研究VIP的作用会更容易。“在小鼠中可用的遗传学技巧在鸟类身上是做不到的,”他说。萨珀还查看了Allen Brain Atlas——一个展示小鼠大脑中基因激活情况的海量数据库——他说,“在小鼠大脑中似乎没有类似的VIP群体。”但古德森反驳说,该图谱可能已经过时。许多关于小鼠大脑中VIP的研究都比较老旧,并且没有集中在丘脑。而且,由于神经元产生和释放VIP的速度非常快,因此很难追踪这种化学物质。至少,我们知道在绵羊和刺猬的AH中存在VIP,古德森说,“大脑的这个区域在所有脊椎动物群体中,以及在鸟类和哺乳动物中都非常相似。” 参考文献:Goodson, Kelly, Kingsbury & Thompson. 2012. An aggression-specific cell type in the anterior hypothalamus of finches. PNAS http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1207995109

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