经典回顾| Nature趣文，也许一条神经环路就决定了爱情的产生
最近小二狗心情抑郁，老妈还叨叨叨让小二狗相亲。。。
妈：“刘阿姨那天给你介绍的小明怎么样呀，你不要再吃了，快捯饬捯饬见见人家。”
我：“妈，我的理想型是颜高腿长肌肉男彭于晏，别再给我瞎介绍啦。”
图片来源于网络
带着为什么只爱彭于晏的问题，一个资深科研狗陷入了深深的沉思。。。
这时候pubmed突然给小二狗推送了这样的一篇文章，来自埃默里大学的Robert Liu教授与他的团队发现，一条神经环路决定了爱情的产生。原来每次看到彭于晏羞羞的照片的时候，小二狗眼冒爱心流哈喇子的原因可能是因为这条通路被激活了呀。
于是小二狗有滋有味的看了下去。。。
原来Liu教授的团队研究了一种叫做橙腹草原田鼠（Microtus ochrogaster）的动物，它们实行的是动物界极为罕见的“一夫一妻制”。作为人类，在看到另一半时，我们能感觉到自己内心油然而生的爱意，但仍不清楚这种爱意产生的原因。通过研究这些田鼠大脑中的神经环路，能让我们了解爱情产生的生物学机制。
早期的研究发现，多巴胺和催产素会在这些田鼠的内侧前额叶皮层（medial prefrontal cortex，mPFC）与伏隔核（nucleus accumbens，NAcc）两大区域起作用，进而产生爱意。而有趣的是，这两大区域在解剖学上是相连的。于是研究人员设想，这两块脑区之间是否存在着一些神经环路的联系呢？
于是，研究人员在雌鼠颅脑中安装电生理记录电极，“监听”雌性田鼠与雄鼠“约会”过程中这两块脑区的活动情况。结果发现，在伴侣纽带形成过程中，参与决策行为的内侧前额叶皮质能够控制伏隔核内神经元的有节律的进行重复性活动，而后者在大脑的奖励系统中扮演了关键的角色。这意味着来自皮层的神经连接影响着伏隔核内神经元的活动（图1）。
图1 电生理手段记录雌鼠NAcc和mPFCC放电活动（a）及其放电情况（b、c）
进一步的研究发现，两个脑区间交流强度更高的田鼠，更容易与另一半快速建立起亲密关系。这似乎表明，内侧前额叶皮层与伏隔核之间的交流有助于培养爱意。更有趣的是，那些两个脑区间具有较强连接的个体能够更快地与他们的伴侣产生亲密的拥抱行为，并且双方的第一次交配行为能进一步强化两个脑区之间的联系。本项研究中的这一发现也许能解释为什么动物间的首次性行为会增强双方的羁绊。
为了进一步证明这两个脑区之间的交流是否直接决定了动物间的亲昵行为，研究者首先在小鼠内侧前额叶皮层mPFC（图2a）注射了表达ChR2光敏蛋白的AAV，该病毒会顺着神经轴突标记并最终投射到伏隔核NAcc（图2b），这样就完成了该mPFC-NAcc神经环路的光遗传蛋白标记，在随后的实验中就可以通过光源的照射激活该神经环路。
图2 光遗传学手段激活了mPFC-NAcc神经环路
在正式的实验中，研究人员先让一雌一雄两只田鼠处于暧昧的距离，却不让两者直接接触（雄性田鼠被关在笼子里）。再用光源照射激活雌鼠脑中的这条神经通路。第二天，发现被光刺激激活神经通路的雌鼠在第二天选择伴侣的时候，与陌生的雄性相比，她更偏爱前一天遇见的雄性。换句话说，通过光遗传学的方法，我们的确控制了这些小鼠的恋爱行为。
图3 光遗传学手段激活了mPFC-NAcc的神经环路改变了小鼠的恋爱行为
总的来说，通过对橙腹草原田鼠的研究，科学家们发现了mPFC-NAcc的神经环路激活，能够直接影响动物爱意的产生。或许，正是人类大脑里的同样机制，让你在茫茫人海中，突然就和另一半对上了眼。
对神经环路的研究是神经科学领域非常重要的课题，除了文章中的顺行示踪非跨突触，还有逆行示踪非跨突触、顺向跨单突触、逆向跨单突触、逆向跨多突触、顺/逆行跨单/多突触的病毒等等，可以组合利用这些病毒，从方方面面来研究复杂的神经环路。下面简要地介绍一下这些病毒的应用。
注射于神经元胞体所在位置，可以在一个神经元内扩散，不能传到下一级神经元。
图4 顺行示踪非跨突触AAV病毒
注射于神经末梢（突触）所在位置，可以在一个神经元内扩散，不能传到下一级神经元。
图5 逆行示踪非跨突触AAV病毒
注射于神经元胞体所在位置，可以扩散到下一级神经元。
图6 顺向跨单突触AAV病毒
逆向跨单突触：RV（狂犬病毒）、逆向跨多突触：PRV（伪狂犬病毒）、顺/逆行跨单/多突触：HSV（单纯孢疹病毒）
这些病毒由于要跨多级突触，一般由狂犬病毒和孢疹病毒改造，具有自我复制功能，使用时需要在更高级别的生物安全实验室中进行。
图7 其他神经环路常见病毒
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参考文献：
EA Amadei, ZV Johnson, KY Jun, et al. Dynamic corticostriatal activity biases social bonding in monogamous female prairie voles. Nature, 2017.
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