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本科生發表《Cell》文章:一條意料之外的大腦回路

Ilana Witten是普林斯頓神經科學研究所的心理學助理教授, 她的研究領域並不包括大腦空間學習。 但是, 在她的研究團隊調查老鼠如何交際時, 意外地發現大腦社交區域和空間學習區域竟然關係緊密。

“前額葉皮層竟然還跟社會行為有關?我們當時壓根不相信這是真的, ”Witten說。 這篇最新發表在《Cell》的文章將為自閉症、精神分裂症或癡呆等社會行為障礙治療提供新途徑。

大多數社交行為研究(如攻擊性、性行為和母性行為等)多集中在尋找相關大腦硬體回路。 這篇文章提供了一個不同的視角:社會行為的神經基礎。

這項研究指示出, 未來通過檢查自閉症小鼠模型的社交和學習差異的神經基礎, 也許能揭示自閉症的源頭是來自軀體性原因還是社交學習能力不足。

在實驗中, Witten和她的團隊製造2只小鼠獨處的社交機會, 其中社交“目標小鼠”活動受限, “測試小鼠”可以自由選擇是否與目標友好地“溝通”, 如理毛或嗅嗅等行為活動。

小鼠的非攻擊性和非性交行為通常以友好的互相嗅嗅為開端

當測試小鼠再次被放進測試籠時, 研究人員使用光遺傳手段抑制他們此前鑒定的一條關鍵社交-空間通路, 測試小鼠的行為變得十分有趣, 它們開始漫無目的地在籠內晃悠, 完全不理會曾經見過的“老朋友”——目標小鼠。

當研究人員停止抑制這條回路, 測試小鼠則突然記起目標小鼠, 開始與它保持頻繁的社交互動。

換句話說, 小鼠也跟人一樣, 能通過場景回憶起與同類相處的愉快時光。 比如, 你和朋友們在學校、商場等場所共度過美好時光, 當你再次來到這些場所時, 大腦就會回閃喜悅的情緒。

“這條通路反映了, 你所面對的社交物件能改變所處環境的價值這一普遍現象, ”Witten說。 “社交互動是哺乳動物最有價值的互動方式, 它們能驅動各種不同形式的學習, 我們找到了其中最簡單的學習模式, 即空間學習和情境學習。 ”

他們利用光遺傳實驗精確定位的這條社交-空間學習回路位於大腦前邊緣皮層(prelimbic cortex), 它有三條下游通道分別通達伏隔核、杏仁核和腹側被蓋區。 經Witten團隊測定, 只有從前邊緣皮層到伏隔核的通路與社交-空間學習有關。

值得一提的是這篇《Cell》文章的關鍵作者竟然還包括4名本科生, 分別是2019屆的Varun Bhave, 2017屆的HeeJae Jang, 2016屆的Michelle Park和2015屆的Josh Taliaferro。

“Ilana非常願意花時間指導本科生, 完全不拘泥于我們本科生的學術背景, ”Jang說。 她是一名物理學專業的學生,

在大三的時候加入了Witten實驗室。 “在那時, 我從來沒上過神經學課程, 但是Ilana卻慷慨地給予我了學習機會。 ”

Jang在Witten實驗室完成了她的本科畢業論文, 過去兩年裡每個週末和夜晚她都一心撲在實驗上, 畢業後她選擇繼續留在Witten實驗室致力於成為神經科學領域的專業研究人員。

從左到右:HeeJae Jang, Malavika Murugan, Ilana Witten

原文檢索:

Combined Social and Spatial Coding in a Descending Projection from the Prefrontal Cortex

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