58bifa.com有暴力倾向的人,大脑有什么不同?神经科学家找到暴力行为的根源

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攻击行为通常具有很大风险,而且由特定的神经回路负责。科学家已经开展了大量动物和人类试验,试图揭开我们产生暴力行为的原因,以及大脑里究竟发生了什么。

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学习如何绑鞋或射击篮球并不容易,但是大脑以某种方式整合了对协调运动至关重要的感官信号,这样你才能做到正确。

58bifa.com ,查尔斯·惠特曼,作为1966年堪萨斯大学枪击案的凶手,他要求在死后让科学家研究自己的大脑,而这也成为了神经科学家深入研究人类暴力行为的开端。现在50多年已经过去,科学家已经发现了许多与暴力行为相关的脑区,为我们未来防治这类杀戮事件提供了神经科学基础。

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科学家提出对付强迫症和亨廷顿舞蹈症新思路

现在,罗格斯大学的科学家们发现,大脑皮质中的感觉信号在控制运动和其他功能方面发挥着关键作用,神经细胞之间的联系模式与对运动信号的行为有不同的影响。皮质的运动区域发出信号刺激肌肉。

撰文 | R·道格拉斯·菲尔兹(R. Douglas Fields)

有暴力行为的人比其他人更容易出现大脑异常。

星形胶质细胞钙调节小鼠神经回路和行为。 于欣竹供图

发表在 当代生物学 杂志上的神经信号研究可能有助于为帕金森病和亨廷顿病等运动障碍或强迫症等精神疾病带来新的治疗方法。

翻译 | 朱玉刚 虞燕琴

(本文首发于2019年6月13日《南方周末》)

爱干净是好事,但有洁癖就未必了。美国加州大学洛杉矶分校的研究团队在小鼠脑子里动了一点手脚,这些小鼠的洗脸行为就变得根本停不下来。

罗格斯大学 - 新不伦瑞克和罗格斯 - 纽瓦克的科学家研究了一种叫做小鼠纹状体的大脑区域。纹状体整合来自大脑皮层的感觉和运动区域的信号,在帕金森氏症和亨廷顿氏症等疾病中严重受损。

2017年,在拉斯维加斯曼德勒海湾酒店32楼上,一名枪手用步枪向在场群众射出了1000发子弹,这一事故造成58人死亡,869人受伤。这名枪手在犯罪现场自杀,随后他的大脑被运往斯坦福大学。科学家试图分析这颗大脑,从神经科学的角度解释这起恶性事件。

2017年,在拉斯维加斯曼德勒海湾酒店32楼上,一名枪手用步枪向在场群众射出了1000发子弹,这一事件造成58人死亡,869人受伤。这名枪手在犯罪现场自杀,随后他的大脑被运往斯坦福大学。科学家试图分析这颗大脑,从神经科学的角度解释这起恶性事件。

研究人员表示,他们的实验证明大脑纹状体的星形胶质细胞有助于控制小鼠的强迫症样行为。近日这项研究发表在《神经元》期刊上。

我们发现感觉皮层信号的刺激导致小鼠在行为任务中停止行动,但是运动皮层信号使他们更加冲动地执行任务。

科学家能从这名罪犯的大脑中发现什么吗?事实上,确实有很多内容将被科学家发现。虽然目前还没有针对杀人行为的遗传学测试,但研究有这类行为的人的大脑,可以让我们深入地了解大脑是如何控制暴力行为的。

科学家能从这名罪犯的大脑中发现什么吗?事实上,确实有很多内容将被科学家发现。虽然目前还没有针对杀人行为的遗传学测试,但研究有这类行为的人的大脑,可以让我们深入地了解大脑是如何控制暴力行为的。

动动纹状体,洗脸难自已

高级作者David J. Margolis,罗格斯大学新不伦瑞克省艺术与科学学院细胞生物学和神经科学系助理教授

神经科学家们已经通过一些实验方法,在大脑中找到了负责其他复杂人类行为的神经回路,包括步行、语言、阅读等。同样地,他们也可以利用这些方法找到控制攻击行为的神经回路,这些新发现有助于揭示极端暴力行为中的神经生物学基础。

在自然界中,生理上的暴力行为属于适者生存法则的核心策略,所有的动物都会演化出特定的神经回路来执行和控制攻击性行为。实际上,现在我们已经在技术上有能力找到控制愤怒和攻击行为的神经回路。

纹状体是大脑基底神经节之一,具有调节肌肉张力、协调各种精细复杂运动的功能。早在2007年,美国杜克大学华裔教授冯国平就在《自然》上发表论文,第一次报告了纹状体和强迫症之间的关系。

未来的研究将调查小鼠不同类型学习范例中大脑皮层和纹状体之间的信号传导模式,以了解神经细胞连接机制。最终目标是了解皮质

在自然界,生理上的暴力行为属于适者生存法则的核心策略,所有的动物都会演化出特定的神经回路来执行和控制攻击性行为。1920年,瓦尔特·赫斯(Walter Hess)在一项动物试验中用电刺激猫,发现在下丘脑深处有一个脑区控制了攻击性的暴力行为,试验结果还表明在发生其他难以控制的冲动或行为(比如性行为、摄食和饮水行为)时,这个区域也会被激活。人类中也有同样的神经结构,叫做下丘脑攻击区域(hypothalamic attack area)。

由于伦理问题,大部分与暴力行为相关的神经科学研究都是在动物中展开的。将动物研究中的术语应用到人类行为的时候必须很谨慎,尽管人类和其他脊椎动物中的暴力行为存在明显相似的地方。

冯国平等人发现,当纹状体中缺少了一种蛋白质后,小鼠反复抓洗自己的脸,直到皮破血流都不收手,同时还表现得焦躁不安。这种症状可以被基因治疗改善。

  • 纹状体信号异常与神经和精神疾病有关。

这个发现引申出了后来广为流行的“蜥蜴脑”的概念:即人类的原始冲动都受到从远古演化而来的神经中枢的控制。在特定情况下,改变这些神经功能可以触发人类野兽般的行为。从赫斯起,在之后的一百年里,神经科学家都在探究大脑中的哪些回路负责向下丘脑攻击区域传递信息,从而激活或者引发攻击行为。

攻击行为的神经回路

在最近这项研究中,UCLA神经生物学教授Baljit Khakh团队盯上了纹状体星形胶质细胞的钙信号。

最近出现的新技术或许可以解答这些问题,比如光遗传学,一种可以控制神经回路开关的实验技术。还有光纤内窥镜,通过这种工具,我们可以在实验动物产生暴力行为时记录神经元的放电情况。实际上,现在我们已经有能力找到控制愤怒和攻击行为的神经回路。

发起暴力行为一般是很危险的,不过在我们执行暴力动作之前,广泛分布在大脑的各个区域的相关神经回路就已经被激活了。为了更好地从大脑结构上理解攻击行为,我们可以进行一个类比,比如大脑和蘑菇是非常相似的。在蘑菇表面有一层很薄的膜,这其实就相当于大脑皮层。虽然大脑皮层几乎只有三毫米厚,但它却是高级认知功能的核心区域。当然,大脑皮层也在动物攻击行为中具有关键作用。

大脑由许多不同类型的细胞组成,其中星形胶质细胞就占40%~60%。星形胶质细胞有多种形式的钙信号。

从生理学的角度看,不断的挑衅行为会唤起人类的攻击行为。而从神经科学的角度,大脑中只有少量的神经回路会控制这一行为,我们依然在寻找并理解它们是如何工作的,这是一项非常重要的工作。因为我们大脑控制攻击行为的能力对个体生存来说非常重要,而一旦疾病、药物或者精神问题对控制攻击行为的神经回路造成了损伤,就可能产生很严重的后果。

杏仁核,是在大脑皮层下方的一个神经结构,它能迅速处理感觉信息,尤其是与潜在威胁相关的输入信息。这一区域相当于蘑菇柄的顶端,杏仁核连接并处理着大脑皮层和下丘脑之间的信息。

论文第一作者、在UCLA做博士后的于欣竹对《中国科学报》记者说:人们对星形胶质细胞钙信号的功能依然了解甚少。科学家面临的一大障碍就在于很难在特定的发育阶段和特定的脑区减弱这些信号。

攻击行为的神经回路

下丘脑,位于丘脑沟以下,形成第三脑室下部的侧壁和底部。它是神经中枢,边缘系统、网状结构的重要联系点,垂体内分泌系统的激发处。位置在相当于蘑菇柄顶端的位置,该区域负责控制无意识的身体功能,比如呼吸、睡眠、注意力等过程,并释放激素到脑垂体。下丘脑也是感受情绪并发起攻击行为的区域。

这一次,Khakh团队开发出一种精巧的方法,特异性地减弱了成年小鼠大脑纹状体中的星形胶质细胞钙信号。与对照组相比,经过处理的小鼠在焦虑情绪和运动能力的相关测试中表现相当,但把其放进一片开阔空地或是一个干净的房间时,它们就倾向于躲在角落里拼命梳洗打扮。