【Inscopix应用】Science：战斗还是逃跑？血清素神经元让大脑做出正确的决定

在一项新的研究中，来自美国康奈尔大学神经生物学与行为学系的Melissa Warder教授团队发现了5-羟色胺神经元有助于大脑在紧急情况下立即执行适当的行为。这项研究成果发表在2019年2月1日的Science期刊上，论文标题为“Intense threat switches dorsal raphe serotonin neurons to a paradoxical operational mode”。该论文通过使用美国Inscopix公司的神经元超微成像技术揭示了中缝背核神经元在不同工作模式直接的切换，促进环境特异性的自适应行为。例如，小鼠在空旷的田野中间，一只觅食的老鹰开始向它猛扑过来，这是小鼠会马上逃跑；如果这只老鹰在天空中滑行并没有看见这只小鼠，但是这只小鼠看到了这只老鹰，那么这只小鼠会呆在原地不动。在小鼠身上，科研人员发现刺激中缝背素神经细胞可以抑制低威胁和中等威胁环境下的运动，但在高威胁环境下却可以诱导逃跑行为，而与运动相关的中缝背核神经动力学在高威胁环境下则相反。

Melissa R. Warden，图片来自https://nbb.cornell.edu/melissa-warden

该论文的通讯作者Melissa Warden说，“中缝背核神经元的这种转变使我们感到吃惊。这是一个很好的线索帮助我们理解紧急情况下大脑中可能发生的一些奇怪事情。”

在较低威胁的环境中，刺激5-羟色胺神经元会导致小鼠停止下来。而在较高威胁的情况下，刺激这些神经元会引发小鼠的逃跑企图。

因此，刺激5-羟色胺神经元很可能会促进适应环境的反应。Warden说，“这可能会引起动物根据当前的情况采取适当的措施，进而对环境做出反应。”

这就好像指挥中心一样，5-羟色胺会在整个大脑中发送信号。当充分理解这种系统如何在不同的环境中激发不同的行为后，可能有助于揭示大脑中其他系统的作用。

Warden说，“考虑到5-羟色胺神经元在整个大脑中分布的广泛性，这一发现提出了一种可能性，即‘应急大脑（emergency brain）’是以一种完全不同的方式发挥作用。”

5-羟色胺分子模型，图片来自啊Wikipedia

科研人员通过在Sert-Cre小鼠的中缝背核中注射AAVdj-Ef1α-DIO-GCaMP6m，并植入Inscopix Grin Lens，使用美国Inscopix公司的神经元超微成像技术nVista发现在旷场实验（OFT）中，小鼠运动开始时，中缝背核5-羟色胺神经元活性降低（图1E、F）。然后，科研人员让相同的小鼠进行悬尾实验（TST），小鼠面临高危环境，发现当小鼠开始挣扎运动的时候，其中缝背核5-羟色胺神经元活性显著升高（图1D、G）。而且，使用美国Inscopix公司的神经元超微成像技术nVista在进行上述实验的时候，实现了针对同一神经元在TST(红色)和OFT(蓝色)中GCaMP6m活性与运动开始时的一致变化（图1H）。

图1 在中、低危环境中运动开始时会抑制中缝背核5-羟色胺神经元，而在高危环境中运动开始时会激活中缝背核5-羟色胺神经元。

综上，在中、低危环境中运动开始时会抑制中缝背核5-羟色胺神经元，而在高危环境中运动开始时会激活中缝背核5-羟色胺神经元。

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