来自法国Du Cerveau et Cerveau et de la Moelleepiniere学院的研究员Laura Desban和 Claire Wyart揭示了物种生存现象背后起决定作用的脑神经回路和相关选择机制，及如何在恶略竞争生存环境中决定输赢。

一直以来，生物王国中的侵略行为都是生生不息的，为此付出的代价也是身心疲惫，伤痕累累。在繁衍进程中如何保持这颗“勇敢的心”？1859年达尔文在他的《物种起源》一书中阐述了“自然选择，适者生存”的道理。为了在有限的资源中繁衍下来，它们向竞争对手传递着自己的基因信息和生存斗争中的不可侵犯性。对于群居动物而言，统治阶级上层建筑的设立是避免内部斗争的最好方式。当然这种力量的巩固主要是依靠过往对恐怖反应选择的经验。研究发现斑马鱼背侧缰核（dorsal habenula，dHb）区域的关键作用决定了战斗中的输赢。当然决定这种鱼类是输家还是赢家的关键不是坚硬的肌肉，而是大脑神经回路的作用。大脑缰核区域在脊椎动物中比较普遍。

个体的社会地位取决于机遇的数量和质量。自身社会等级的确立往往通过正面和负面过往经验的强化，随着时间的推移来确定的。这种正面和负面的强化分别是指成功效应或失败效应。以脊椎动物中具有最单纯大脑的斑马鱼为研究对象，在它们的二元对决中（非胜即负），雄性刻板固有的表现是把鱼鳍斗志昂扬地竖起来围攻撕咬敌方直到统治地位确立。失败的一方显示基于过去的恐怖经验对行动选择做出指令性的逃离的行为。为了监测这个回路，通过急性脑切片观察到了上述脑部神经元的活动情况及钙化影，研究人员发现赢家和输家脑部背侧缰核-脚间核（dorsal habenula–interpeduncular nucleus，dHb-IPN）通路的表现的不同水平, 失败的一方，神经元信号来自背侧缰核传导到背侧/中间脚间核IPN(dorsal and intermediate IPN，d/iIPN)通路降低。通过体内电生理学发现（即，通过插入电极记录IPN场局部电位）获胜一方有明显强烈的dHb-IPN神经元信号反映。

在哺乳动物中，缰核是大脑的一个多功能区，此区汇集了负面情绪的输入处理方式并通过大脑边缘系统和基底神经节调整相应的运动方式反映。为了找到斑马鱼的同源结构，研究人员利用哺乳动物脑部结构的相关性知识，运用顺行示踪剂证明了斑马鱼脑部区域有缰核通路的信号传递和相关的功能。斑马鱼dHb-IPN信号通路和哺乳动物中侧缰核（Hb）-IPN的信号通路对恐惧的敏感性反映的选择机制是相同的。在哺乳动物中，脑导水管周围灰质（periaqueductal gray， PAG）指挥危险情况下的逃离行为，这进一步验证了斑马鱼大脑回路指挥防御逃离反映相关的行为模式。这个回路，起源于脑区缰核，通过脚间核(IPN)，终止于背侧的被盖区域。PAG在哺乳动物中调节逃离行为这一观点有力地证实了斑马鱼PAG区神经回路是决定逃离的行为的主要区域。

研究人员用转基因斑马鱼线定位dHb的外侧和中侧亚核神经元(lateral or medial subnucleus of the dHb ，dHbL and dHbM)区域并阻断神经突触传递到IPN的不同的方位。缰核外侧核（dHbL）对“防御性反应选择”具有重要功能。突触传递在dHbL-d/iIPN （输家脑神经回路）减少后增加了斗争中的失败率。而另外一个通路dHbM-腹侧IPN(dHbM-ventral IPN )信号的减少使斗争中失败的机率会小得多（赢家脑神经回路）。缰核传送到IPN的选择性神经传导信号操作足以证明赢家和输家的效应， 这种表现在之后的社交斗争中表现得更加充分。这些研究结果表明，dHb-IPN通路的运转如神经开关一样来调节社交斗争中的输赢结果，当然这也取决于不同的传输方式到背侧或腹侧IPN的亚核。这项研究不排除缰核与其他脑区部位的巧妙合作的互动作用。缰核区域脑神经回路中的活动在战斗中是动态的，随着外侧和中侧的亚核区域之间的竞争，当活动中的一个阈值达到时，它会决定谁是赢者或输者。要么继续进犯、要么屈服。

操纵神经元突触传递在dHb-IPN信号通路中导致了社交斗争中的对立的结果。 缰核可以诱发不同的运动反应机制。此结果和近期的研究都一致性叙述了缰核作为中心地汇集了多个感官提示从而产生了相关的运动的反应结果。此外，多重调节性神经递质和肽类和哺乳动物社交侵略行为相关，但它们在缰核和IPN中表现的多样性的反应最有可能被低估。采用创新的基因组编辑技术对神经调节系统的解剖揭示了脊椎动物在处理斗争中失败行为全面的脑神经回路。

斑马鱼是一种应用众多的模式生物，它已成为研究社会交往行为的一个强大的体系。很多社会行为在此类动物中研究展开，例如，最近一项研究是在幼年斑马鱼身上观察社交行为喜好。在脑部成像阶段，打开新的通路来观察脑部感官提示如何做出神经元反应，以及基因状况和脑回路调节这些早期社交互动的行为。这也说明了当所用同类被一个事物所吸引时，单独的个体很难不介入其中。

虽然斑马鱼有较短的代长时间，但容易人工喂养，它体型小巧繁殖迅速而且能表现出广泛的行为模式，适用于大批量的行为学研究。研究存在的瓶颈是缺少对行为方式的精密描述和对复杂行为的定量分析。研究人员分析了对斑马鱼基因信号通路操纵的掌控用于控制斑马鱼的先天行为，这项研究也给大脑神经活动的相关领域研究带来新的灵感。斑马鱼有脊椎动物保守的神经系统构造和丰富的行为模式， 下一步的研究要做的是将斑马鱼脑部神经成像活动图谱、光遗传学操作以及成簇的规律间隔的短回文重复序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats，CRISPR）介导的基因组编辑技术结合起来揭开脊椎动物社会行为模式的脑神经元完整脑回路的神秘之旅。

(作者：卜燕）

参考文献：Science 2016;352:42-43