# 脑海Yeah 第16期 #
图文 | 杨鹤
“我该当思考人的行为和渴望……就像我研究直线、平面和空间一样。”
——巴鲁赫·斯宾诺莎，《伦理学》（1677）
2021年的一个夏夜，物理系的比尔·希恩斯同学盯着电脑上一篇热乎乎的文献，再次对自己没选择神经科学专业产生了质疑。
21世纪的神经科学领域可谓是精彩纷呈：从细胞的基因表达到电活动，从神经元的一次次放电到在显微镜下如繁星闪烁的神经环路，从环路机制到人的情绪、思想和行为，不同尺度下的研究都在风起云涌的进行着。每时每刻，新的创造彷佛都在世界上的某个角落出身。由于希恩斯创造量子力学作业实在是太大略，他便把大部分课余韶光花在跟进神经科学研究上。当然希恩斯也意识到，他对神经科学进步神速的激情亲切或许也要归功于他的新朋友——山杉惠子。
危急纪元205年，山杉惠子与希恩斯在联合国（图片来源：《我的三体：章北海传》）
正想着惠子，希恩斯便接到了她的语音要求。他绝不迟疑地按下接听。
“比尔？”惠子听起来很激动，“我发你的那篇由Seo等人揭橥在Neuron上的文章看了吗？”
“你是说5分钟前刚发的那篇‘A locus coeruleus to dentate gyrus noradrenergic circuit modulates aversive contextual processing’？请不要高估我的阅读速率啊。”
“哈哈不好意思了，可是我等不及要找你谈论了。你知道的，我对付有关情绪和影象的研究一向最感兴趣, 这次的新创造可是找到了调控恐怖影象泛化的新环路哦！
”
“哦？以是呢？”
“咳，我再给你强调一下影象研究的主要性吧。我知道你当初对神经科学感兴趣是为了像什么‘思想的实质是什么’之类的高大上问题。可是你有没有考虑过，影象正是我们理解人脑那些高等功能的关键一环！
想想我们的感不雅观信息进入到大脑中，都须要某种形式的影象存储和提取来帮助处理这些信息。终极，处理结果会输出为某种感情、想法、或者行为……”
“我想我猜到你的意思了，就像任何软件的运行都会占用打算机的内存一样。”
“Bingo，以是我们须要先知道这个存储系统是什么样的，以及信息是如何出入你大脑中的这个存储系统，才能明白‘软件’都是如何编写运行的！
”
“有道理，那现在对付影象的研究进行到哪一步了呢？”
“在单细胞层面上对神经环路的研究可谓是现在最热门的了。有不少人猜想，像意识、影象这样的功能都会依赖于特定的神经环路，因而大家都在积极探求这样的环路并研究个中的机制。之前的很多研究就揭示了皮层、海马以及杏仁核内部一些参与恐怖影象形成或者消退的某个细胞或者某群细胞[2, 3]。”
“故意思，我想这方面研究的增长也离不开光遗传学和显微镜技能的发展吧？”
佩戴光纤的小鼠
“哈哈，比尔可以啊，就知道你在我面前一贯装小白。没错，光遗传和化学遗传等技能的发展让我们实现了对单个或者多个神经元活动的掌握；而钙成像技能让我们能精准不雅观测到它们。比如新发给你的这篇文章，便是利用了光遗传手段刺激或抑制了小鼠蓝斑核（LC）投射到海马齿状回（DG）的神经元，并通过化学遗传和Miniscope神经成像结合的办法揭示了这个环路对影象泛化的调控。”
“等一下，研究影象要关注海马这个好理解，不过LC我记得是脑干中掌握人复苏状态的核团，会分泌去甲肾上腺素NE。怎么也管着影象了？”
“嗯，不是管，这是情绪对付影象的调控啊！
恐怖和焦虑时，LC会更加分泌去甲肾上腺素（NE）。而正是LC中这些NE神经元对海马的齿状回有着密集的投射。”
图1. 海马中光敏感蛋白的表达与从LC到DG的病毒逆向示踪[1]
“齿状回？”
“是啊，齿状回便是图1中的DG部分。DG紧张卖力对事物间的细微差别的区分，因此也参与影象的泛化征象[4]。说到泛化，创伤性应激后遗症你知道吧？”
“PTSD？当然知道。一朝被蛇咬，十年怕井绳嘛！
哦，是不是PTSD病人是将所经历的创伤影象过度泛化了，才特殊随意马虎受到惊吓的？
“没错。实在正常的泛化能帮助我们整合信息的，只是过度的泛化才会导致PTSD的症状。而这篇文章中创造的机制能将创伤和影象泛化在环路层面上联系在一起。简而言之，焦虑恐怖会增加LC的NE神经元发放，而通过LC对DG的投射，这种发放刺激将会降落DG神经元“找不同”的能力，进而导致影象泛化。”
“哦？看来重点还是在DG部分的微环路上啊！
DG神经元‘找不同’的能力又是从何而来呢？”
“问的问题如此关键而刁钻，看来你没读完文章啊！
”
“是没有，你帮我顺一遍吧。”
“行，那我就大略一说。他们不雅观测影象泛化的办法是将小鼠持续9每天天放在两种相似的场景A和B下，并对A中的小鼠进行电击，之后丈量”僵直“率作为它恐怖程度的表示。很明显，影象泛化的小鼠在AB场景中都会害怕，而没有泛化的小鼠则只会害怕A场景。利用光遗传刺激LC-DG环路时，小鼠涌现了影象泛化征象；抑制该环路时影象泛化就消逝了。正如你问的，重点在于DG神经元是如何管控影象泛化的。于是研究者采取了miniscope显微镜不雅观察记录了DG区域几百个神经元的活动，并把根据它们发放的规律划分成A场景神经元，B场景神经元和无关神经元。你看图2，正常情形下随着演习，B场景神经元的个数和活动都在持续增强，就像DG神经元们变得有条理了。但是当利用化学遗传刺激LC-DG环路时，小鼠涌现了影象泛化，而DG中的神经元也失落去了先前那种在场景选择上对B场景逐渐建立的青睐，没有了功能上的动态变革。”
图2. 海马齿状回的不同神经元在不同场景下特定发放[1]
“对安全的场景有选择性？有点意思。不过这彷佛仍无法阐明太多。”
“这确实只是一个初步的不雅观察结果，不过研究者还进一步找出了DG中详细受LC输入调控的神经元类型：表达β-肾上腺素能受体的抑制性中间神经元。”
“哦？怎么做到的？”
“刺激环路时产生的影象泛化征象可以通过β-肾上腺素受体拮抗剂抵消，这就解释β-受体在个中的决定性成分了。然后还是通过光遗传手段让愉快性或者抑制性神经元分别表达光敏感β-受体，来有针对性的刺激这些不同的DG神经元。终极的创造便是抑制性中间神经元经由类似LC-DG环路那样的NE神经调节后，能产生影象泛化，而针对愉快性神经元的调节则对行为没有显著影响。”
“好吧，看来我要学的还有很多。不过有一点我把稳到了，这个创造是不是解释我们或容许以通过去甲肾上腺素干系的药物去调控影象泛化呢？”
“没错啊，这或容许以成为治疗PTSD的潜在手段。不过说实话，针对环路的研究真正吸引我的不是这些。”
“你是说这些研究的意义不在于帮助病人？”
“不是，或者说神经科学的意义不仅仅是。比尔，实在你是明白的吧。神经科学有一个更辉煌的前景。本日我们调控了一只小鼠的影象，来日诰日呢？”
“人的思想？”
“有点远。”
“哈哈哈哈，是有点扯吧。”
一阵诡异的沉默，溘然惠子又开口了，“比尔，你真的在神经科学上很有天分，又有那么踏实的物理和数学根本。自早年次我的导师跟你请教了三体问题他就一贯对你念念不忘。你真的不考虑来东京跟我一起做神经科学研究吗？”
“好啊，实在我也正有此意呢。“
“啊？真的？你负责的？太好啦哈哈哈！
”
“嗯，到时候陪你一起去看星星。”希恩斯微笑着说。年轻的他还不知道，在地球另一端中国的地皮上，有个叫叶文洁的人，也很喜好看星星。而命运的交织和震荡彷佛就在选择的那一刻，发放了。
此文献给所有奋斗在科研一线的三体粉丝
希恩斯与章北海（图片来源：《我的三体：章北海传》）.
参考文献
[1] Seo, D.O., et al., A locus coeruleus to dentate gyrus noradrenergic circuit modulates aversive contextual processing. Neuron, 2021.（原文）
[2] Fenster, R.J., et al., Brain circuit dysfunction in post-traumatic stress disorder: from mouse to man.Nature Reviews Neuroscience, 2018. 19(9): p. 535-551.
[3] Zhang, X., J. Kim, and S. Tonegawa, Amygdala Reward Neurons Form and Store Fear Extinction Memory. Neuron, 2020. 105(6): p. 1077-1093.e7.
[4] McHugh, T.J., et al., Dentate gyrus NMDA receptors mediate rapid pattern separation in the hippocampal network. Science, 2007. 317(5834): p. 94-9.
