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研究人员发现，脑干中的神经回路通过控制三种基本行为状态或策略（毅力、探索和脱离），在执行决策中起着至关重要的作用。在这项小鼠研究中揭示的回路可能有助于进一步了解一些神经精神疾病，包括强迫症（OCD）、自闭症和重度抑郁症。
研究人员揭示了脑干中对决策至关重要的神经回路，这些回路通过控制三种基本行为状态或策略——坚持、探索和放弃——来实现决策。在小鼠中揭示的这些回路可能有助于进一步理解包括强迫症（OCD）、自闭症和重度抑郁症在内的多种神经精神疾病。
这项研究发表在今天的《自然》杂志上，概述了伦敦大学学院（UCL）的Sainsbury Wellcome Centre的科学家们如何研究小鼠的中脑区域——中缝核（MRN）。他们测试了在不同条件下MRN中神经回路的功能，并揭示了动物如何在这些状态之间转换。
“对于所有生物来说，生存依赖于适应目标的能力。动物必须不断决定是坚持当前目标、探索其他选择，还是完全放弃。我们想要了解驱动这些行为策略的神经回路，并使动物能够维持或在这几种策略之间转换。维持这些策略之间的正确平衡是动物王国的共性，因此其背后的神经回路很可能是进化上保守的，并且位于皮层下。”Sainsbury Wellcome Centre的Hofer实验室高级研究员、论文第一作者Mehran Ahmadlou解释道。
为了探索大脑如何控制行为策略，研究人员使用了本能的自然任务（动物不需要任何先前知识）以及学习任务（动物根据先前对食物奖励位置的了解采取行动）。通过使用光遗传学操作、钙成像和神经回路追踪，研究人员揭示了MRN中具有互补功能的三种细胞类型。
“在中缝核中操纵特定细胞类型的神经活动，在本能和学习行为范式中，动物的行为都以相似的方式受到强烈影响。中缝核中的三种神经元可以共同决定是否坚持当前行为、尝试其他选择，或者完全放弃。”Sainsbury Wellcome Centre的组长、论文通讯作者Sonja Hofer教授解释说。
“我们发现，抑制GABA能神经元会导致在当前或熟悉目标上的坚持；激活谷氨酸能神经元会推动对替代选择的探索；而抑制中缝核中的5-羟色胺能神经元会使动物放弃。”Mehran Ahmadlou进一步阐述。
“我们非常惊讶地发现，这个小脑结构中的三种主要细胞类型具有三种截然不同但互补的功能，并且对动物的行为有如此强大的控制力。”Hofer继续说道。
研究人员还发现，中缝核从两个其他大脑区域——外侧下丘脑和外侧缰核——接收关于体验是积极还是消极的信息，这些信号反过来可以推动对目标的坚持或放弃。
这些发现共同确立了MRN作为决策的核心行为转换板，它能够灵活地控制行为策略。
在这项研究中揭示的神经回路可能有助于进一步理解多种神经精神疾病。例如，强迫症和自闭症中可以观察到对熟悉行为和重复行为的过度坚持，而重度抑郁症的症状之一是病理性放弃和缺乏动力。中缝核中特定细胞类型的放电率变化可能因此对这些疾病的某些方面有所贡献。
“有可能在某些精神障碍中，特定的中缝核神经元具有病理性放电率。例如，中缝核中5-羟色胺能神经元的活动极低可能会导致抑郁表型。这很有趣，因为目前对抑郁症更有效的治疗大多围绕神经递质5-羟色胺展开。但这些药物是非特异性的、起效慢，并且并非对所有人都有效。更好地理解健康和病理性行为表型背后的大脑机制，有望为开发新的、更具体的治疗方法提供基础。”Hofer总结道。
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