2021年11月6至7日，北京大学IDG麦戈文脑科学研究所成立十周年庆典暨北京大学脑科学国际论坛成功举办。来自美国哈佛大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、英国伦敦大学学院、德国马普研究所、日本筑波大学、北京师范大学、中科院脑智卓越创新中心等国内外高校和科研机构的知名学者，从分子、细胞、环路、系统、认知、心理、计算、神经精神疾病等多个层面和角度，热情分享了他们在脑科学前沿研究的最新进展，并与线上线下观众频繁互动，在思维的碰撞中激荡出创新的火花。现陆续推出相关学术笔记，让我们重温精彩再出发！

　　本期推出的学术笔记，根据纽约大学林大宇教授所作的题为“Neural circuit of aggression: Innate yet flexible”的报告整理而成。

　　林大宇教授作报告并与嘉宾观众交流

　　撰稿：李雪霖

　　审核：李毓龙

　　弱肉强食是动物世界的基本生存法则，动物们通过打斗获得食物，争得交配权，守护领地。动物的好斗程度通常受到过往战斗经验的影响，战斗胜利的动物随着经验的积累会变得更加好斗，战败的动物随着失败的积累，会变得畏惧争斗。因此表现出“越胜越勇，越败越衰”的情况。过往的经验是如何影响动物的行为的呢？即使科学家们已经对争斗相关的神经环路进行了不少探索，但是一直没有充分解释成功或者失败的经验对好斗程度影响的神经机制。林大宇教授在报告中“解析”了这一现象背后的神经环路基础。

　　图片来自于 Microsoft Bing_ Mirror @Caters

　　1. 战斗经验通过改变VMHvL区域神经元内在电生理特性影响小鼠的好斗程度

　　腹内侧下丘脑 (Ventromedial Hypothalamus, VMHvl) 神经元的活动被认为与动物的攻击行为存在正相关关系。林大宇课题组通过记录VMHvl核团神经元的钙信号变化指征神经元兴奋性，发现在争斗中获胜的雄性小鼠在面对同性时，VMHvL区域神经元兴奋程度显著高于面对雌性时。为了研究获胜小鼠VMHvL区域神经元活性上升的原因，课题组进一步通过电生理记录的方法研究神经元电生理特性是否发生改变。发现在争斗失败的小鼠中，VMHvL核团神经元静息电位明显降低， Esr+神经元响应相同电流刺激的幅度下降，钠离子通道电流下降。这些神经元内在响应能力的降低，导致屡屡受挫的小鼠好斗程度下降。与之相反，在争斗中多次获胜的小鼠VMHvL区域神经元响应刺激的能力上升，表现为小鼠好斗程度上升。因此，结合钙探针成像和电生理记录，他们认为战斗的经验主要是通过改变VMHvL区域神经元内在的电生理特性从而影响了小鼠在面对同性或异性时该神经元的响应程度，进一步调控小鼠的好斗程度。

　　图二 战斗经验影响好斗程度的神经环路机制

　　2.下丘脑是与天生争斗行为相关的重要脑区

　　除VMHvl核团外，还有多个核团也被认为与好斗行为相关，比如Lateral sulcus, periaqueductal,  periaqueductal gray等，为了对经验依赖的争斗行为背后的神经环路进行系统的刻画，林大宇课题组通过多通道光纤钙活动记录了下丘脑，杏仁核等多个脑区的13个核团，并分析了这些核团内神经元在获胜前后对待同性和异性时的神经元活动，发现下丘脑和中脑区域的多个核团在争斗获胜后对同性的响应明显上升，而其它脑区的核团则表现出在获胜前后面对同性异性神经元活动无明显区别。因此，他们认为下丘脑是与这种天生的争斗行为相关的主要脑区。

　　最后，林大宇教授总结了小鼠在“越胜越勇”行为背后的神经机制，并对小鼠各类的社交行为进行了概括。她认为虽然动物的社交行为是天生的，但也是灵活多变的。相同的社会情景线索可能因为发生的时间点不同而引发截然不同甚至相反的社会反应。这种行为灵活性是通过两个感觉-运动转换点的变化来实现的：一个是从检测远处线索到接近同种，另一个是从采样近端线索到采取完善的行动。科学家们对社会行为回路如何随着各种因素而变化的理解才刚刚开始，许多研究将在不久的将来继续跟进。越来越清楚的是，社会行为回路是可塑的，而且回路上的各个节点很可能会依赖后天的学习发生变化。这种受后天经验影响的天生行为调节机制，使看似陈规定型的社会行为表现出具有难以置信的灵活性和适应性，以确保生命的延续。

　　参考文献

　　1. David J. Anderson et al., PNAS, 2020

　　2. Zheng Li et al., J Neuroscience, 2020

　　3. Wong et al., Current Biology, 2016

　　4. Yamaguchi et. al., Nature Neuroscience, 2020

　　5. Falkner et al., Neuron, 2020

　　推荐阅读

　　Dayu Lin et al., Neuron, 2021