我们的行为是由“内部状态”驱动的，例如焦虑，压力或口渴，它们会强烈影响并激发我们的行为。对于这种状态如何由复杂的大脑范围的回路(包括杏仁下层结构，如杏仁核)来表示的情况知之甚少。在最近发表在《科学》杂志上的一项研究中，弗里德里希·米歇尔生物医学研究所(FMI)的安德里亚斯·吕西(AndreasLüthi)研究小组使用深层脑成像技术监测了活跃小鼠的杏仁核活动，并揭示了编码行为状态的神经元动力学。
当老鼠饿了时，它就会觅食。当它着急时，它将停止探索其环境并冻结或逃离。已经详细研究了这种内部状态与动物行为之间的关系。但是，人们对大脑如何编码和控制内部状态知之甚少。
吕蒂小组SNF Ambizione研究员，现为巴塞尔大学教授，现任巴塞尔大学教授扬·格伦德曼(JanGründemann)与计算神经科学家Yael Bitterman联手，后者是吕蒂小组的博士后，以研究自由活动小鼠杏仁核的神经元活动在各个州。杏仁核是杏仁形的小脑结构，被认为是通过与许多大脑区域的广泛联系来调节情感，体内平衡(饥饿和口渴)和社交行为的枢纽。扁桃体被认为在大脑状态的协调中起作用，但是这种作用还没有被很好地理解。
使用微型显微镜成像技术，Gründemann和Bitterman在不同环境下追踪了小鼠杏仁核中神经元的活动，从而提示了各种内部状态和行为。结果出乎意料之外：研究人员确定了两个大的神经元拮抗组-称为合奏-在相反的行为状态下活跃：当小鼠探索其周围环境时，神经元合奏1活跃;当他们不探索时(意味着他们处于非探索防御状态)，神经元合奏2活跃。
令人惊讶的是，乐团的活动与通常与焦虑状态有关的空间区域不符，例如在旷野中的安全角落。此外，科学家们并不希望在杏仁核中以相对简单的低维活动模式对复杂的内部状态及其行为进行编码。总而言之，研究表明，识别出的两个神经元合奏编码了相对的瞬间变化，特别是在探索和防御行为方面，但没有提供动物整体焦虑水平的度量。
Lüthi说：“这项研究的力量在于，我们设法直接询问了鼠标所处的情感状态。”“如果我们想了解一种行为，我们就需要了解大脑!仅仅根据标准化的行为观察得出结论可能会产生误导-正如我们可以证明的那样。”下一步，Lüthi小组希望了解更多有关这些活跃合奏如何在杏仁核中出现以及它们如何影响大脑其他区域的更多信息。
这些发现与人类焦虑症有关吗?Lüthi说：“内部状态的编码-可能具有焦虑症-在人类中的作用可能与在小鼠中相似。”“可以想象的是，患有焦虑症的人在编码不同内部状态的神经元合奏之间存在失衡。在精神疾病动物模型中检验这一假设将很有趣。”
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