💡这项突破是什么?
2018 年02月01日,我所罗敏敏实验室在《Neuron》杂志上在线发表题为“Hypothalamic Circuits for Predation and Evasion”的文章,揭示了驱动动物捕食(predation)和逃跑(evasion)这两个重要行为的不同下丘脑神经环路。通过控制这些环路,作者可以瞬时将动物变为凶猛的杀手或者是落荒的逃跑者。

罗敏敏实验室提供给《Neuron》杂志的封面。其中,鸡和狗是中国农历新旧两年的动物生肖,动物在这里表现出来的行为还暗示了自然界动物的捕食和逃跑行为。(罗敏敏实验室钟炜欣绘制)
捕食者与被捕食者之间的生死搏斗,代表了自然界最为惊心动魄的动物行为,定义了动物进化的主要方向。捕食还是逃跑?这两个瞬间启动的行为,对人类和动物而言都事关生死存亡。动物的行为是由神经系统控制的,那么,大脑内哪些神经元控制动物的捕食和逃跑行为?
人为操纵神经元,是研究神经元行为功能的重要手段。神经元由三部分构成:树突纤维、胞体和轴突纤维;其中,树突纤维用来接受信号,轴突纤维用来输出信号。一个脑区的神经元胞体可以将其轴突纤维延伸一至下一个脑区,产生神经投射——两个脑区由此相互连接,形成神经环路。早在上世纪六十七年代,研究人员采用微电流刺激大脑的方式进行研究,发现刺激多个不同的脑区都能够使动物表现出类似捕食行为的杀戮行为。微电流刺激的缺点是不能区分神经元类型,且同时会刺激路过的神经纤维。直到今天,脑内真正驱动动物捕食行为的神经元依然不清楚。与之前的研究使用静止不动的东西作为猎物不同,罗敏敏实验室研究人员,利用自然状态下小鼠捕食蟋蟀以及实验室搭建的计算机控制的能够高度模拟动物捕食行为的系统平台;并使用了双病毒搭载策略,既是投射特异性,又是神经元类型特异性地研究神经环路的功能;进而结合成熟的的光遗传学技术和光纤记录技术,罗敏敏实验室发现,投射到中脑导髓管周围灰质(periaqueductal gray, PAG)的侧下丘脑(lateral hypothalamus,LH)的抑制性(GABA)和兴奋性(glutamate)神经元分别控制动物的捕食和逃跑行为。



