神經科學家發現了可能對精神疾病有影響的神經環路

「有些精神疾病可能部分來自於大腦無法正確地對應情緒和情緒的關聯事件。例如，抑鬱症患者即使遇到一些他們平常喜歡的事情，也往往不會感到快樂。」

麻省理工學院的一項新研究揭示了大腦中兩個神經元群體如何參與這一過程而導致以上結果。研究人員發現這些神經元位於杏仁核區（該區域和杏仁大小相似，因而得名），形成平行通道，這些通道攜帶著有關令人愉快還是不愉快的事件信息。

「了解這些信息是如何傳送或誤傳的，可以進一步解釋精神疾病，包括抑鬱症、成癮、焦慮和創傷後應激障礙。」美國Whitehead生物醫學研究所職業發展助教及麻省理工皮考爾學習與記憶研究所成員Kay Tye說道。

「我認為此項目能真正打破精神疾病的特定分類，幾乎適用於任何精神疾病。」該研究的主要作者說道。該研究發表在《神經元》在線雜誌上，主要作者有博士後Anna Beyeler和研究生Praneeth Namburi。

在以前的研究中，Tye的實驗室確定了兩個參與處理積極和消極情緒的神經元群體。其中一個神經元群體將信息傳遞給伏隔核（伏隔核對大腦學習如何獲得獎賞起作用），而另一個神經元群體則將信息傳遞給中央杏仁核。

在這項新的研究中，研究人員想要找出動物對恐懼或愉快刺激做出反應時，這些神經元究竟做了什麼。為了做到這一點，他們首先用一種光敏蛋白質來標記這兩種神經元群體。在三組小鼠中，他們將投射到伏隔核、杏仁核和連接腹側海馬區的三個神經元群體細胞做了標記。Tye的實驗室此前已經表明，通向腹側海馬的連接參與焦慮情緒的處理。

標記神經元很必要，否則無法區分投射到不同目標的神經元群體。Tye說：「據我們所知，神經元群體是相互交織的。 「這一區域與大腦的其他區域不同，無法根據神經元細胞的投射方向將他們的位置分割開來。」

在標記每個細胞群後，研究人員訓練小鼠區分兩種不同的聲音，一種聲音與獎勵（糖水）相關，另一種與苦味（奎寧）相關。當小鼠遇到兩種刺激時，他們記錄每組神經元的腦電活動。這種技術可以讓科學家比較大腦的解剖結構（神經元的相互連接）和大腦的生理機制（神經元如何對環境刺激作出反應）。

研究人員驚訝地發現，每個亞群體內的神經元作出的反應並不完全相同。有些回應一個信號，有些回應另一個，有些兩個信號都回應。一些神經元接收到信號後產生興奮，而另一些則被抑制。

「每個投射內包含不同類型的神經元，它們並不是做同一種任務，」Tye說。然而，儘管存在這些差異，研究人員找到了每個神經元群體的整體模式。在向伏隔核投射的神經元中，大多數遇到獎勵刺激而興奮，對厭惡的刺激沒有反應。在向中央杏仁核投射的神經元中，大多數神經元對厭惡的刺激興奮，對獎勵刺激沒有反應。向海馬腹側投射的神經元似乎對這一正一負信號的反應更加平衡。

Tye說：「這與前面的論文是一致的，但是我們增加了一部分內容，包括實際的神經動力學中神經元放電活動和被之前的光遺傳學操縱方法所掩蓋的異質性。此前的研究缺失的是在動物受到外界刺激時，這些神經元到底在做什麼。」

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進一步探索

研究結果表明，要充分理解大腦如何處理情緒，神經科學家將不得不深入研究更具體的神經元群體，Tye說。「在五年或十年前，所有的關注點都在特定的大腦區域。在過去的四五年里，具體的投射得到了更多關注。而現在，這項研究為下一個時代打開了一扇窗，到那時，在現在看來具體的投射甚至都不夠具體了。即使在這一層面細分，異質性仍然存在。」她說。「在了解大腦的複雜性方面，我們還有很長的路要走。」

日本RIKEN腦科學研究所的研究小組組長Joshua Johansen說：「神經科學正在迅速超越 『一個大腦區域對應一種功能』 的傳統理念。」這篇論文代表了這一過程中的重要一步，表明在杏仁核內，不同種群細胞處理信息的方式是出現情緒反應的關鍵決定因素。

長遠來看，研究人員希望他們的工作能帶來精神疾病的新療法。「第一步是定義神經環路，然後嘗試研究這些病理的動物模型，弄清這些環路的運作方式有何不同之處。然後，我們可以嘗試研究出策略，恢復這些環路，並試圖將其轉化應用於人體。」Beyeler說道，她即將在瑞士洛桑大學的實驗室開始進一步研究。

參考：

http://news.mit.edu/2016/brain-processes-emotions-mental-illness-depression-0331

Anne Trafton, MIT News Office.

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