生活中充滿了七情六欲，喜樂哀愁。為什么人們高興時心花怒放，如步云端，痛苦時又五內(nèi)俱焚，似墜深淵？在這些情緒的背后，大腦中發(fā)生了些什么樣的變化？大腦如何使人表現(xiàn)歡喜或悲傷，又怎樣讓人心弦微動或被情緒的風暴席卷而無法自拔？情緒使生活多姿多彩，幫助人們趨利避害，對生存和生活至關重要。然而，長久以來，大腦如何編碼情緒信息卻一直是個謎。中國科學院上海生命科學研究院神經(jīng)科學研究所胡海嵐研究組的最新研究成果帶你解鎖大腦中的情緒密碼。

　　9月22日，《自然-神經(jīng)科學》期刊在線發(fā)表胡海嵐課題組研究文章《利用TAI-FISH技術觀察大腦邊緣系統(tǒng)的情緒效價圖譜》。他們利用一項叫做TAI-FISH的新技術揭示了小鼠前腦邊緣系統(tǒng)各腦區(qū)對于喜好或者厭惡的情緒反應的編碼模式。情緒有多種分類方式。從效價上來區(qū)分，情緒可分正負，即喜歡和厭惡的。從強度上來區(qū)分，可分強弱。大腦中和情緒最為密切相關的是前腦邊緣系統(tǒng)，包括伏隔核、杏仁核、海馬等系列皮層下腦區(qū)。前腦邊緣系統(tǒng)很多相同的腦區(qū)都會被動物喜歡或者厭惡的刺激所激活，然而由于分辨率等局限，前人的技術卻無法區(qū)分：究竟是同一群神經(jīng)元同時對喜歡和厭惡的刺激起反應，還是不同的神經(jīng)元分別編碼不同的情緒刺激？

　　在胡海嵐研究員的指導下，研究生修建波、張琪等巧妙地利用了神經(jīng)元活性標記分子c-fos的核糖核酸（mRNA）和蛋白雙染色來研究小鼠大腦對于不同情緒的編碼模式。c-fos在受到刺激后迅速表達，可用于標記刺激所激活的神經(jīng)元。c-fos mRNA先表達，先降解；蛋白后表達，后降解。因此通過先后給予動物兩個情緒刺激，間以恰當?shù)臅r間間隔，則可以c-fos蛋白來標記被第一個刺激活化的神經(jīng)元，以c-fos mRNA來標記被第二個刺激激活的神經(jīng)元。同時引入酪氨酸信號放大系統(tǒng)放大蛋白信號，使得兩種刺激的信號分離更為清晰。這一技術可以以單細胞的分辨率對全腦進行考察。他們將這個強有力的新技術命名為TAI-FISH。

　　利用這一新工具，以及嗎啡、巧克力、足底電擊和束縛等不同的情緒刺激，他們的研究結(jié)果表明，在前腦邊緣系統(tǒng)中，存在著三種對相反情緒的編碼模式：分離、重合以及錯合。其中，伏隔核（NAc）對相反情緒的編碼呈現(xiàn)出有趣的錯合模式，即由兩群相互混雜但不重合的神經(jīng)元分別應答喜好和厭惡的情緒刺激。喜好-喜好或厭惡-厭惡的刺激組合會激活很大程度上重合的神經(jīng)元，而喜好-厭惡的刺激組合則保持交錯的應答模式。這提示伏隔核可能是編碼情緒效價的關鍵腦區(qū)。而下丘腦室旁核（PVN）則由同一群重合的神經(jīng)元同時應答嗎啡和足底電擊，可能編碼情緒的強度信息。這項研究對已有的認知有兩項重要貢獻：其一，之前由于技術所限無法深入研究不同刺激對應神經(jīng)環(huán)路的相互關系，TAI-FISH技術可在單細胞層面和全腦范圍同時考察兩種不同刺激在同一動物腦中的編碼模式，使同時考察多個神經(jīng)環(huán)路成為可能；其二，首次揭示了多個腦區(qū)神經(jīng)元對于喜好或者厭惡刺激的應答模式，提示了編碼情緒效價的關鍵腦區(qū)。

　　該研究由博士研究生修建波、張琪在胡海嵐研究員的指導下共同完成，主要合作者有博士研究生周濤、周亭亭和助理研究員陳陽。課題受到了中國科學院先導項目、中國科學院百人計劃、自然科學基經(jīng)委杰青項目、科技部“973”項目和神經(jīng)科學國家重點實驗室等資助。

　　圖1 胡海嵐研究組的研究成果揭示前腦邊緣系統(tǒng)中的情緒反應圖譜。在伏隔核（NAc）、外側(cè)隔區(qū)（LSv）和終紋床核的梭形核（BSTfu）中，被嗎啡和足底電擊激活的神經(jīng)元呈交錯分布。在中央杏仁核（CEA），被嗎啡和足底電擊激活的神經(jīng)元呈分離分布。杏仁核紋狀體過渡區(qū)（AStr）和內(nèi)側(cè)杏仁核（MEA）僅對足底電擊反應，和終紋床核的卵圓核（BSTov）僅對嗎啡反應。下丘腦室旁核（PVN）被嗎啡和足底電擊激活的神經(jīng)元重合分布。 

　　圖2 伏隔核中編碼“喜歡”和“厭惡”情緒的神經(jīng)元呈現(xiàn)交錯分布的空間模式