Nature Neuroscience：新年首发！曹鹏研究团队揭示防御性攻击行为的神经环路

敏锐感知威胁并做出及时的防御行为是动物生存的基本技能。下丘脑在调节体温、饮食、攻击、防御等多个生理行为中发挥关键作用。下丘脑主要由室旁区、内侧和外侧区域组成，其中与防御行为密切相关的下丘脑内侧区又进一步细分为下丘脑前核（AHN）、下丘脑腹内侧的背内侧（VMHdm）、乳头体前核（PMD）。

已有研究表明在暴露于活蛇存在的环境中，大鼠和小鼠AHN脑区神经元大量被激活。这就表明该脑区参与防御行为，但具体机制未知。

图1：防御攻击行为

为了能够模拟出防御攻击行为，研究成员通过将小鼠暴露在涂抹蛇分泌物的塑料蛇或装有鳄鱼夹的塑料蛇的环境中（图1），涂抹蛇分泌物的塑料蛇不能诱发小鼠撕咬的防御攻击行为，但是可增加其僵直、风险评估、逃避等防御性行为，而给与一定力量重压尾巴后引起小鼠撕咬塑料蛇，表现出防御攻击行为。将塑料蛇换成塑料盖或木头，给与重压尾部后，也可以诱发小鼠的防御攻击行为。这些结果表明有害的机械刺激能够诱发小鼠的防御攻击行为。

图2：光纤钙成像记录机械刺激激活AHN脑区抑制性神经元

荧光原位杂交实验发现AHN脑区约92%的神经元为抑制性神经元，8%的神经元为兴奋性神经元。光纤钙成像记录系统发现重压尾部刺激后小鼠AHN脑区抑制性神经元钙离子活性明显增强（图2），这就表明引起防御行为的机械刺激能够激活AHN脑区抑制性神经元。

图3：光激活AHN脑区抑制性神经元促进防御攻击行为

通过光遗传学抑制AHN脑区抑制性神经元后能够快速阻止小鼠正在进行的防御攻击行为，而在抑制该脑区兴奋性神经元对防御攻击行为几乎没有影响。进一步光激活AHN脑区抑制性神经元后能够增强机械刺激引发的撕咬塑料蛇的防御行为，然而当假蛇换成真蛇后，激活上述神经元后也能够促进小鼠与真蛇进行撕咬（图3，直面危险，防御行为的最后一道线），但减弱了风险评估、逃避、僵直等其他防御性行为。

那么激活AHN脑区抑制性神经元后引发特定的防御攻击行为，还是广泛意义的攻击行为？在小鼠面对同伴入侵后，会发起社交性攻击行为，当激活 AHN脑区抑制性神经元后反而抑制这种正在进行的社交攻击行为。

有意思的是，当小鼠与同伴之间并没有进行社交攻击行为时，激活该类型神经元也并不会引起攻击行为，但会增加社交探索行为。当小鼠与其同伴和真蛇共处一个环境中后，在未激活AHN脑区抑制性神经元之前，小鼠倾向于与同伴进行社交探索行为，几乎不进行防御性攻击行为，但在激活该类型神经元后，小鼠倾向于与真蛇进行撕咬，原本的社交探索行为显著减弱。这就表明激活AHN脑区抑制性神经元后诱发特定的防御攻击行为。

图4：逆行示踪病毒标记AHN脑区抑制性神经元的输入结构

逆行示踪病毒揭示AHN脑区抑制性神经元接受来自于外侧臂旁核 (LPB) 和丘脑室旁核（PVT）的致密的单突触输入，也接受来自于下丘脑腹内侧（VMH）和外侧隔核 (LS)和内侧杏仁核区稀疏的突触输入（图4）。顺行示踪病毒发现AHN脑区抑制性神经元投射到内侧视前区，LS、VMH，PMD，腹外侧导水管周围灰质 (vlPAG)。

LS与vlPAG脑区与攻击行为密切相关。研究成员分别光激活AHN抑制性神经元投射到LS（简称AHNLS抑制性环路）和 vlPAG （简称AHNvlPAG抑制性环路）后，只有激活AHNvlPAG抑制性环路才促进小鼠的防御撕咬行为。

在抑制vlPAG脑区神经元活性后能够阻断上述光激活该神经元引起的防御攻击行为。此外，急性光抑制或慢性抑制AHNvlPAG抑制性环路均能阻止机械刺激诱发防御性攻击行为。

【参考文献】

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