生活中充滿了七情六欲，喜樂(lè)哀愁。為什么人們高興時(shí)心花怒放，如步云端，痛苦時(shí)又五內(nèi)俱焚，似墜深淵？在這些情緒的背后，大腦中發(fā)生了些什么樣的變化？大腦如何使人表現(xiàn)歡喜或悲傷，又怎樣讓人心弦微動(dòng)或被情緒的風(fēng)暴席卷而無(wú)法自拔？情緒使生活多姿多彩，幫助人們趨利避害，對(duì)生存和生活至關(guān)重要。然而，長(zhǎng)久以來(lái)，大腦如何編碼情緒信息卻一直是個(gè)謎。中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所胡海嵐研究組的最新研究成果帶你解鎖大腦中的情緒密碼。

　　9月22日，《自然-神經(jīng)科學(xué)》期刊在線發(fā)表胡海嵐課題組研究文章《利用TAI-FISH技術(shù)觀察大腦邊緣系統(tǒng)的情緒效價(jià)圖譜》。他們利用一項(xiàng)叫做TAI-FISH的新技術(shù)揭示了小鼠前腦邊緣系統(tǒng)各腦區(qū)對(duì)于喜好或者厭惡的情緒反應(yīng)的編碼模式。情緒有多種分類方式。從效價(jià)上來(lái)區(qū)分，情緒可分正負(fù)，即喜歡和厭惡的。從強(qiáng)度上來(lái)區(qū)分，可分強(qiáng)弱。大腦中和情緒最為密切相關(guān)的是前腦邊緣系統(tǒng)，包括伏隔核、杏仁核、海馬等系列皮層下腦區(qū)。前腦邊緣系統(tǒng)很多相同的腦區(qū)都會(huì)被動(dòng)物喜歡或者厭惡的刺激所激活，然而由于分辨率等局限，前人的技術(shù)卻無(wú)法區(qū)分：究竟是同一群神經(jīng)元同時(shí)對(duì)喜歡和厭惡的刺激起反應(yīng)，還是不同的神經(jīng)元分別編碼不同的情緒刺激？

　　在胡海嵐研究員的指導(dǎo)下，研究生修建波、張琪等巧妙地利用了神經(jīng)元活性標(biāo)記分子c-fos的核糖核酸（mRNA）和蛋白雙染色來(lái)研究小鼠大腦對(duì)于不同情緒的編碼模式。c-fos在受到刺激后迅速表達(dá)，可用于標(biāo)記刺激所激活的神經(jīng)元。c-fos mRNA先表達(dá)，先降解；蛋白后表達(dá)，后降解。因此通過(guò)先后給予動(dòng)物兩個(gè)情緒刺激，間以恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔，則可以c-fos蛋白來(lái)標(biāo)記被第一個(gè)刺激活化的神經(jīng)元，以c-fos mRNA來(lái)標(biāo)記被第二個(gè)刺激激活的神經(jīng)元。同時(shí)引入酪氨酸信號(hào)放大系統(tǒng)放大蛋白信號(hào)，使得兩種刺激的信號(hào)分離更為清晰。這一技術(shù)可以以單細(xì)胞的分辨率對(duì)全腦進(jìn)行考察。他們將這個(gè)強(qiáng)有力的新技術(shù)命名為TAI-FISH。

　　利用這一新工具，以及嗎啡、巧克力、足底電擊和束縛等不同的情緒刺激，他們的研究結(jié)果表明，在前腦邊緣系統(tǒng)中，存在著三種對(duì)相反情緒的編碼模式：分離、重合以及錯(cuò)合。其中，伏隔核（NAc）對(duì)相反情緒的編碼呈現(xiàn)出有趣的錯(cuò)合模式，即由兩群相互混雜但不重合的神經(jīng)元分別應(yīng)答喜好和厭惡的情緒刺激。喜好-喜好或厭惡-厭惡的刺激組合會(huì)激活很大程度上重合的神經(jīng)元，而喜好-厭惡的刺激組合則保持交錯(cuò)的應(yīng)答模式。這提示伏隔核可能是編碼情緒效價(jià)的關(guān)鍵腦區(qū)。而下丘腦室旁核（PVN）則由同一群重合的神經(jīng)元同時(shí)應(yīng)答嗎啡和足底電擊，可能編碼情緒的強(qiáng)度信息。這項(xiàng)研究對(duì)已有的認(rèn)知有兩項(xiàng)重要貢獻(xiàn)：其一，之前由于技術(shù)所限無(wú)法深入研究不同刺激對(duì)應(yīng)神經(jīng)環(huán)路的相互關(guān)系，TAI-FISH技術(shù)可在單細(xì)胞層面和全腦范圍同時(shí)考察兩種不同刺激在同一動(dòng)物腦中的編碼模式，使同時(shí)考察多個(gè)神經(jīng)環(huán)路成為可能；其二，首次揭示了多個(gè)腦區(qū)神經(jīng)元對(duì)于喜好或者厭惡刺激的應(yīng)答模式，提示了編碼情緒效價(jià)的關(guān)鍵腦區(qū)。

　　該研究由博士研究生修建波、張琪在胡海嵐研究員的指導(dǎo)下共同完成，主要合作者有博士研究生周濤、周亭亭和助理研究員陳陽(yáng)。課題受到了中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院百人計(jì)劃、自然科學(xué)基經(jīng)委杰青項(xiàng)目、科技部“973”項(xiàng)目和神經(jīng)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等資助。

　　圖1 胡海嵐研究組的研究成果揭示前腦邊緣系統(tǒng)中的情緒反應(yīng)圖譜。在伏隔核（NAc）、外側(cè)隔區(qū)（LSv）和終紋床核的梭形核（BSTfu）中，被嗎啡和足底電擊激活的神經(jīng)元呈交錯(cuò)分布。在中央杏仁核（CEA），被嗎啡和足底電擊激活的神經(jīng)元呈分離分布。杏仁核紋狀體過(guò)渡區(qū)（AStr）和內(nèi)側(cè)杏仁核（MEA）僅對(duì)足底電擊反應(yīng)，和終紋床核的卵圓核（BSTov）僅對(duì)嗎啡反應(yīng)。下丘腦室旁核（PVN）被嗎啡和足底電擊激活的神經(jīng)元重合分布。 

　　圖2 伏隔核中編碼“喜歡”和“厭惡”情緒的神經(jīng)元呈現(xiàn)交錯(cuò)分布的空間模式