Neuron︱利用微型化双光子技术揭示“摆烂躺平”背后的神经环路机制

世上无难事，只要肯放弃。你是否也遇到连绵不断花样百出的工作挑战曾经想要摆烂躺平？社会竞争压力越来越大，打工人是“扶我起来，我还能肝”，还是“大胆躺平，妥妥摆烂”，这成为当下社会讨论的焦点。

科学家们试图从科学的角度帮助阐述这个问题。既往研究表明，在充满挑战的情况下，个体可能会锲而不舍以实现期望的结果，甚至每次尝试后会更加努力。但是经过多次重复失败后通常会导致个体放弃或者躺平。哺乳动物的大脑如何在挑战性经历中做出从主动出击到摆烂躺平的决定，仍然是一个未解决的问题。目前的人类影像学资料表明，前额内皮质、扣带皮质、背外侧和腹外侧前额皮质、眶皮质、颞-顶区和前扣带回可能会参与放弃的决策过程。但是，支持这种适应性决策的确切神经解剖学和神经化学基础尚未阐明。

2023年6月23日，复旦大学脑科学研究院Nashat Abumaria（那德）老师和顾宇老师团队合作于国际著名期刊Neuron发表题为“A neural circuit for regulating a behavioral switch in response to prolonged uncontrollability in mice”的研究论文。

在本研究中，作者发现投射到眶额叶皮层（OFC）内GABA能神经元的去甲肾上腺素能神经元是关键的调节因素。利用微型化双光子成像技术（FHIRM-TPM）和其他在体记录手段，作者发现自由行为小鼠OFC中去甲肾上腺素的减少和α1受体的下调，减少了驱动动作行为所必需的GABA能神经元的数量和活性，从而导致行为转变，促使个体在反复结果不可控的状态中做出从行动模式切换到放弃行动模式的决定。

作者首先构建了两种从行动模式到放弃行动模式的小鼠模型。在第一个模型中，将小鼠暴露于3天的足底电击。从第1天到第3天，小鼠行为从跳跃和转圈等行动模式为主逐渐转变为放弃行动模式。在另外一个模型中，将小鼠暴露于3天不可逃脱游泳中，从第1天到第3天，小鼠行为从攀爬和转圈等行动模式为主逐渐转变为放弃行动模式。

图1：两种动物模型中小鼠从行动模式到放弃行为模式转换过程

作者随后通过药物操作手段排除了血清素、多巴胺等对于该行为模式的调控，并发现去甲肾上腺素能神经元的激活和抑制调节了这种行为转变。作者进一步通过顺行示踪和逆行示踪的手段鉴定发现OFC神经元和蓝斑核去甲肾上腺素能神经元的投射。OFC神经元接受蓝斑核去甲肾上腺素能输入；蓝斑核去甲肾上腺素能神经元逆行投射到OFC，主要与抑制性神经元形成连接。光激活OFC去甲肾上腺素能神经元后可增加行动模式，抑制该神经元导致放弃行动模式的发生增多。

图2：示踪手段鉴定发现OFC神经元和蓝斑核去甲肾上腺素能神经元的投射

为了在活体动物细胞水平上提供进一步的探究，作者使用微型化双光子成像技术（FHIRM-TPM）对模式动物自由行为下OFC GABA能神经元的实时活动进行了成像。在实验时间过程中跟踪同一群细胞，发现这群细胞整体钙信号逐渐下降，与从行动模式到放弃行动模式的行为转变一致。GABA能神经元活性的降低不是由于光漂白或其他成像伪影，因为在行为训练的3天内基线荧光信号保持相似（没有下降）。作者通过对细胞水平的详细分析发现，并非所有OFC GABA能神经元都对实验有反应。除了降低细胞的总体活性外，作者观察到在实验时间过程中响应的GABA能神经元百分比逐渐降低。

图3：微型化双光子成像揭示行为转变期间OFC中的GABA能神经元活动

作者随后利用多通道电极，光遗传学刺激，药物刺激等实验手段进一步验证了该发现，OFC GABA能神经元（接受去甲肾上腺素能输入）通过促进行动模式和防止向放弃行动模式的转变来调节行为转换。长时间接触无法控制的结果会导致去甲肾上腺素浓度逐渐降低和OFC中α1受体的下调，两种因素共同导致维持行动模式所必需的OFC GABA能神经元的数量和活性减少，最终使得行为模式转变为放弃行动模式。

在这项研究中，作者建立了两种小鼠在长时间经历不可控结局时的行为转变模型。使用这些模型来定义OFC中去甲肾上腺素、α-1a肾上腺素受体和GABA能神经元活动的释放如何调节这种行为。结合微型化双光子显微镜在细胞水平进一步探究这种适应性决策的确切神经解剖学和神经活动基础机制。这些发现为面对反复失败的个人行为（例如戒烟机制）提供了见解，并为该领域的进一步研究提供了易于操作的模型。

希望随着该领域的进一步深入研究，对“躺平摆烂”神经机制的更多认识，或许将帮助我们更科学地设立奋斗目标，更积极有效地应对无法掌控的困难，在更多的挑战中都能百折不挠兵来将挡水来土掩。

【参考文献】

Li, C., T. Sun, Y. Zhang, Y. Gao, Z. Sun, W. Li, H. Cheng, Y. Gu and N. Abumaria (2023). "A neural circuit for regulating a behavioral switch in response to prolonged uncontrollability in mice." Neuron.