Cell：在雄性小鼠身上发现与攻击性有关的镜像神经元

在大自然中，当两只动物打架时，它们很少没有观众。将镜头拉回一对发生冲突的狮子，你会看到它们的同伴在观看。

在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学的研究人员想知道旁观的动物如何看待这些攻击性的互动。在小鼠中，他们发现大脑中一个称为“激怒中枢（rage center）”的区域中的一些神经元在小鼠打斗时和观看其他小鼠打斗时都会放电。这类神经元被称为镜像神经元（mirror neuron）---当一只动物在做某种行为时，当它看到另一种动物做同样的行为时，这些神经元是活跃的。相关研究结果于2023年2月15日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Hypothalamic neurons that mirror aggression”。

这项新的研究首次在小鼠和下丘脑---大脑进化中的一个古老部分---中发现了镜像神经元，这提示着镜像神经元的起源比以前认为的更原始。

评估攻击性

论文通讯作者、斯坦福大学精神病学与行为科学教授Nirao Shah博士说，“野外的攻击行为很少是私事。攻击通常不仅是为了打败某只动物，而且也是为了告诉附近的其他动物，‘嘿，我是老大’。这是一种公开展示。”

Shah实验室以前的研究工作将雄性小鼠的攻击性追溯到腹内侧下丘脑（ventromedial hypothalamus）的一个称为激怒中枢的部分中的一群脑细胞。（在雌性小鼠中，同样的神经元不会触发攻击性。）这些神经元可以激活攻击性，但也似乎对小鼠的社会化很敏感---被社区收容的小鼠攻击性较低。Shah说，“这项研究使我们想到，‘这些神经元还对什么敏感？’”

论文第一作者、Shah实验室博士后研究员Taehong Yang博士提出，这些神经元可能对其他小鼠之间的攻击行为敏感。Shah说说，“事实证明是这样的：它们反映了其他动物的攻击行为。这些神经元实际上是在评估：‘我处在什么样的攻击性环境中？’”

激怒中枢中的镜像神经元

利用精确的成像技术，这些作者记录了参与斗殴的雄性小鼠和目睹打架的雄性小鼠的激怒中枢中的神经元活动。引发雄性小鼠之间的争斗很简单---他们只需将一只雄性小鼠引入另一只雄性小鼠的笼子。住在笼子里的雄性小鼠会攻击入侵者，并表现出威胁性行为，如尾巴摇动。为了设置见证者，他们让一只孤独的老鼠通过一个透明的隔板来观察这些争斗。他们发现，激怒中枢中的一组几乎相同的神经元在参与斗殴的雄性小鼠（下称斗殴小鼠）和观察它们斗殴的雄性小鼠（下称观察小鼠）中都很活跃---这使它们成为镜像神经元。

Shah说，在小鼠身上发现镜像神经元是“相当令人震惊的”。大多数关于镜像神经元的研究都集中在灵长类动物的大脑皮层中发现的镜像神经元。

图片来自Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.01.022。

另一个吃惊的发现是，在观察小鼠身上，攻击性镜像神经元（aggression-mirroring neuron）是由视觉触发的，而在斗殴小鼠身上，它们是由信息素的气味触发的。录像显示镜像神经元只在观察小鼠面对斗殴小鼠的时刻才放电，而不是在其转身离开的时候。当这些作者关闭灯光时，观察小鼠的镜像神经元对隔壁的斗殴完全没有反应。

他们还发现，这些镜像神经元似乎天生就适应攻击，即使是那些从未目睹或参与过攻击性行为的小鼠。当小鼠观察其他行为（比如，嗅觉、梳理或在轮子上跑步）时，这些镜像神经元并不放电。

对攻击至关重要

接下来，在一系列的实验中，这些作者证实攻击性镜像神经元不仅能感觉到攻击性，而且能激发攻击。当他们选择性地抑制这些神经元时，雄性小鼠被入侵的另一只雄性小鼠激怒的程度较低---发起的攻击或尾巴摇动次数只有正常小鼠的三分之一。相反，当这些镜像神经元激活时，雄性小鼠变得不分青红皂白地具有攻击性。它们不仅对入侵的雄性小鼠发起了比平时多三倍的攻击，它们甚至还攻击了来访的雌性小鼠，而雌性小鼠通常会促使它们产生活跃的交配行为。不用说，它们的交配成功率较低。雄性小鼠被激怒了，它们甚至对着镜子里自己的影子摇动尾巴。

Shah说，“这就表明这些神经元的活动足以产生攻击性，即使在没有挑衅的情况下。”

自20世纪90年代被发现以来，镜像神经元就引起了人们对流行文化的极大兴趣，并引发了一些毫无根据的猜测，即它们可能是我们模仿、移情、发展文化甚至欣赏艺术的能力的基础。然而，它们的真正功能仍然是一个谜，部分原因是很难在灵长类动物身上研究它们。

这项针对小鼠的新研究提供了第一个证据，表明镜像神经元不仅对某种行为做出反应---在这种情况下是攻击性---而且还能控制它。

从雄性小鼠到男人？

Shah说，攻击性镜像神经元存在于大脑的一个如此原始的部分，这一事实表明，从小鼠到人类，它们可能在进化过程中一直保存下来。他说，“这表明我们可能有同样的神经元，也许它们在我们身上编码了一些攻击性特性。”

这些作者没有研究观察攻击行为如何影响观察小鼠，但是他们提出了自己的猜测---也许，就像拳击手研究他们对手的动作视频一样，场边的小鼠学会了成为更好的斗殴者。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Taehong Yang et al. Hypothalamic neurons that mirror aggression. Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.01.022.