认知与行为
男生爱打架？试试抑制这类神经元
Chenetal.,Neuron
Veronica新的一部开演了！当你走进电影院，风度翩翩的硬汉JamesBond正和一位有着八块腹肌、面目狰狞的敌人对峙。隔着屏幕你似乎都能嗅出双方荷尔蒙的味道——哈，一场肉搏战马上就要开始了。
电影里的情形或许过于夸张，但这种同性相斥的现象，确实在生物界普遍存在。近日，来自中科院神经所的许晓鸿团队发现，位于下丘脑（hypothalamus）腹侧乳头体核（ventralpremammillarynucleus，PMv）的一类特异表达多巴胺转运体的神经元PMv????，在感知与雄性小鼠相关的信息和调控攻击行为中，起了重要的作用。
研究者让没有交配经历的“处男鼠”分别去嗅性腺完好的雄性小鼠、去势雄性小鼠、雌性小鼠、幼鼠、雄性或雌性大鼠（大鼠会捕食小鼠）的尿液，和作为对照的生理盐水，同时通过钙信号记录技术（fiberphotometry）记录PMv????神经元的活动情况。他们发现，PMv????神经元对各种尿液的反应普遍高于生理盐水，尤其对性腺完好雄性小鼠尿液的反应强度竟然是其他尿液的3至5倍。而相比于雄鼠，雌鼠似乎对不同的尿液并没有特别明显的选择性。也就是说，“处男鼠”的PMv????神经元，似乎能特异性地“嗅出”同类雄性小鼠的尿液信号。
通过对尿液的组分分析，研究者发现尿液中高分子量（highmolecularweight）的成分在这个过程中起了重要的作用。如果将高分子量成分中的尿蛋白纯化出来，同样能引起“处男鼠”PMvD????神经元的特异性反应。
图1：“处男鼠”的PMv????神经元嗅不同尿液样品和生理盐水时的钙信号变化
-Chenetal.,Neuron-
接着，研究者导演了小鼠版的桥段，将一只雄性小鼠扔到了“处男鼠”的笼子里，让两只自由活动的雄鼠单独相处，同时记录PMv????神经元的钙信号。他们发现，在两只雄鼠身体相互接触、互嗅对方生殖器，以及攻击对方时，PMv????神经元被选择性激活了。尤其是在嗅对方生殖器时，钙信号强度是身体接触或攻击对方时的2.5到5倍。有趣的是，如果杀死或者抑制这类神经元，则发现“处男鼠“对雄性侵略者的攻击性行为大大减少，而且对性腺完好雄鼠尿液的偏好也很大程度地减弱了。
图2，左：投射到PMv????的v-BNST神经元在嗅雄鼠尿液和雌鼠尿液时的钙信号响应；右：抑制上游v-BNST神经元后，PMv????神经元对雄鼠尿液的选择性反应消失
-Chenetal.,Neuron-
究竟是哪个脑区接收了上游的嗅觉信号，然后投射到PMv????让其产生选择性反应呢？通过逆行示踪（retrogradetracing）的方法，研究者将目标最终锁定在v-BNST（腹侧终纹床核）脑区。v-BNST位于感知化学信号的鼻犁器的下游，如果在给“处男鼠“嗅各种尿液的同时记录投射到PMv????的v-BNST神经元的钙信号，他们发现，同PMv????一样，这一群神经元对性腺完好的雄鼠尿液也能产生选择性反应。如果抑制掉v-BNST神经元活性，PMv????对雄鼠尿液的选择性反应也同时消失了。
doi:10./j.neuron..08.
时间间隔学习少不了内嗅皮层
Heysetal.,CellRep
航迹云类似于“心里默数10秒”的能力，依赖于我们对时间流逝的感知与判断。从神经科学的角度上来讲，时间的流逝可以粗略分为两大类：内隐时间（implicittime）和外显时间（explicittime）。这两者的本质区别在于，生物有意识地使用后者积极主动用来控制行为，而前者只是生物被动感知而得的。前人的实验经验告诉我们，大脑里可能有很多个“钟”在记录着时间流逝，这些“钟”可能同步工作，控制着一个统一的时间（single-clockhypothesis)，也可能分别独立记录不同的时间（multiple-clockshypothesis）。
MEC（medialentorhinalcortex，中侧内嗅皮层）有编码内隐时间的功能，但它是否对外显时间及其相关的行为有影响呢？在这篇研究里，小鼠在虚拟现实环境下，被训练在一道门前静等4秒，4秒过后，通往奖励的道路才会打开，而没等够4秒就不能前进。训练后的实验里，这道门被隐藏起来了，但小鼠仍然需要等待相同的时长以继续前往奖励方向。这样“默数4秒才能前进”的任务，就得靠大脑对外显时间的编码了。利用光遗传学，在训练期间抑制MEC，能导致小鼠无法学习4秒门前静等的任务（门前等待时长显著小于对照组），然而在已经学会任务的小鼠里，抑制MEC并不会影响小鼠的等待时长。这说明，在学习过程中，MEC的活动是必不可少的；但是外显时间一旦内化，就不再需要MEC了。
然而需要注意的是，在一个静等间隔任务里，不仅仅只需要外显时间，还需要及时的动作抑制以及合时宜的动作激发。自己是否等待了足够的时间，也可以通过前进后的反馈来判断。这些因素也是学习该任务的关键，抑制MEC也不一定只是打乱了外显时间。
-Heysetal.,CellRep-
doi:10./j.celrep..
系统与网络
该怎么记住你的朋友？
试试海马体CA2区的尖波涟漪
Olivaetal.,Nature
图图当你的脑海中重复放映某个片段，久而久之，记忆就会被深深地固定在你大脑中。目前，我们只知道空间记忆（spatialmemory）的巩固依赖于NREM睡眠（non-rapid-eye-movementsleep）时的海马体SWRs（sharp-waveripples，尖波涟漪）。这种极高频的神经振荡可以重新激活相关的海马体位置细胞，就像给大脑的空间记忆按下了重播键。
然而，海马体不仅仅编码空间记忆，也与很多其他类型的陈述性记忆有关，其中就包括社会记忆。所以，海马体的SWRs是否也可以加固这些非空间记忆呢？近日，来自哥伦比亚大学的研究者们发现，与社会记忆密不可分的海马体CA2区中，部分锥体细胞（pyramidalneurons）在小鼠对陌生同类的社会探索中激活，并且这些在探索中活跃的细胞群体也会在SWRs期间经历二次激活。研究者们利用闭环式光激活系统打乱CA2的SWRs，发现社会记忆的召回受到损伤；相反，如果在后睡眠期触发CA2的SWRs，则会促进社会记忆的巩固。
同时，他们注意到，海马体不同区域的SWRs功能并不相同，例如CA3的SWRs对空间记忆至关重要，但CA2的SWRs则更针对社会记忆。
因此，这篇研究揭示了SWRs介导的海马体细胞“重播”，可以将近期活动经历的时空及感知信息整合成更高级的记忆表征。如果你能想起昨天宴会上遇到的新朋友，很有可能是你的海马体CA2神经元在你睡着的时候悄悄“告诉”你的。
-Olivaetal.,Neuron-
doi:10./s---y
MoSeq：小鼠动作片的科学打开方式
Wiltschkoetal.,Nat.Neurosci
Veronica在一个漆黑的房间，一只小鼠孤零零地站在圆形平台上，不时旋转，奔跑，匍匐，起身，仿佛正陶醉在自己的独角戏里。此时此刻，它不知道头顶正有一台深度相机在捕捉着它的一举一动。它也不知道，在舞台隔壁的房间，有一群来自哈佛大学的“数据黑客”正在试图解码它动作的语言。
这群“数据黑客”并没有企图破坏地球，他们其实正在验证一个大胆而绝妙的设想：正如人类的语言由不同的音节（syllables）组成，由特定的语法（grammar）串联，动物的行为是否也可以被解构成不同的音节和语法呢？比如起立，转身，飞奔等这些短暂的动作，就是行为学“音节”（behavioural‘syllables’），动作之间过渡的方式，就是行为学“语法”（behavioural‘grammar’）。如果掌握了这些音节和语法，我们是否就能理解动物行为的语言呢？
当然，这群来自哈佛医学院的研究者理解动物语言的目的，并不在于如何科学地饲养宠物。他们更关心如何更好地检测药物的有效性。在给将近只小鼠们分别喂食了16种不同的精神药物后，研究者用深度相机，给每一只小鼠分别拍下20分钟的3D行为视频。通过机器学习，他们将这些行为视频的信息解码成了代表不同动作组分的“音节”，以及动作组分之间过渡规律的“语法”。最后，他们将这些信息投喂给线性分类器（linearclassifier），以此来“逆向推测”不同的小鼠所服用的药物以及剂量。他们称这种方法为“动作测序”（MotionSequencing，MoSeq），相比于用传统的2D信息（比如速度，位置等参数）线性分类，采用“音节、语法”的动作测序法能更准确地预测药物的种类和喂食的剂量。
图1：不同药物影响下的小鼠行为信息（位置信息、速度信息、多种2D信息、MoSeq信息）分别经过线性分类器分类后的F1值分布（F1值能反映分类准确度）
-Wiltschkoetal.,Nat.Neurosci-
不仅如此，利用他们的算法，不论是不同大类的药物之间（比如兴奋剂，抗抑郁药，抗焦虑药），还是同一大类的药物之间（比如同属于神经安定剂的氟哌啶醇和利培酮），大多数情况下只需要大约５个行为“音节”就可以互相区分这些药物诱发的不同行为特征。也就是说，只需要少量的特征行为“音节”，算法就能描述出小鼠服用特定药物后产生的表型。比如，甲基安非他命5个特征的行为“音节”中主要包含了几种向前运动的姿势，其中有3个和莫达非尼的特征行为“音节”相同，而莫达非尼的另外2个行为“音节”则与探索性动作有关。
最后，为了证明MoSeq的实际应用价值，研究者通过同样的方法检测药物是否可以纠正自闭症小鼠模型（Cntnap2突变小鼠模型）的异常行为。他们发现，相比于野生型小鼠，自闭症小鼠模型有16个行为“音节”和和野生型小鼠显著不同。在临床上，利培酮常用于治疗自闭症患者过度活跃和攻击性行为，当给小鼠喂食利培酮后，这16种显著不同的行为“音节”中有７种被完全纠正了，７种被部分纠正了，另外２种则没有明显改变。但不容忽视的是，利培酮也造成了不少其他行为“音节”的变化，这说明利培酮在治疗自闭症小鼠的异常行为的同时也会引发副作用。和利培酮相似，另外两种新药（洛沙平、舒必利）也会不同程度地纠正自闭小鼠模型的异常行为，但同时也不可避免地带来了副作用。
图2，a：野生型和CNTNAP2突变型小鼠在被喂食生理盐水后行为“音节”的分布；图2，b：野生型和CNTNAP2突变型小鼠在被喂食生理盐水和利培酮（RISP）、洛沙平（LOX）、舒必利（SULP）后行为“音节”的分布
-Wiltschkoetal.,Nat.Neurosci-
MoSeq如果能运用在药物研发上将会大有潜力，这些行为“音节”不仅可以检测已有药物的疗效，也可以作为考量新药效果和副作用的标准。开个脑洞，如果有一天MoSeq能学会解析人类行为的“音节”和“语法”，读懂人类的肢体语言是不是只需要电脑和相机就足够了？
doi:10./s--06-3
编码目光的神经元
Pryluketal.,Nature
狗尾巴花目光（gaze）是灵长类动物社交的重要组成部分，我们通过目光来判断潜在的利害。其中，直接目光接触（directgaze）常常具有攻击性，而回避目光（avertedgaze）则是顺服的表现。此前的研究表明，直接目光接触能引起灵长类动物的焦虑情绪，并激发杏仁核（amygdala）活动。杏仁核活动异常与目光回避（gazeavoidance）有关，后者是许多神经发育障碍和社交障碍的典型症状。
目光不仅本身是一种效价信号（valence，指情感品质，涉及事件、对象或情况的内在吸引力或厌恶性），也可以用作预测潜在的奖赏与惩罚。因此，我们有理由推测，大脑对目光与效价的编码（coding）可能有相似的机制，而目光和结果预测（out