关于光遗传学的威武霸气我们在以前的《威武霸气的光遗传学》一文中已经给大家简单介绍了，这回再给大家分享下光遗传学技术的一个神奇应用-发现了产生爱情的神经回路！
长久以来，科学家们就想搞清，恋爱中的男女究竟是中了什么邪，才会生出和对方共度余生的想法。近期来自埃默里大学（Emory University）的Robert Liu教授与他的团队在《自然》发表的一篇论文，让人们可以更好的理解爱情，一条神经环路决定了爱情的产生。当这条通路被激活时，爱意竟会变得更为浓烈。研究人员发现的此脑环路先前已被证明与学习行为相关，这可能意味着社会关系的本质是心理与精神上的不断学习与锻炼，如果这种基础的社会关系形成机制同样对人类奏效的话，有希望大大促进医生对有类似心理及生理缺陷的病人的治疗。
实验对象不是常见的小白鼠和大鼠而是一种叫做橙腹草原田鼠的可爱小动物。在北美生活着一种叫做橙腹草原田鼠的鼠类，它们堪称人类的榜样，不靠道德和法律约束，就能主动遵循一夫一妻制。与大多数其他哺乳动物不同，这些可爱的鼠型生物通常会与伴侣白头偕老，一起抚养幼崽，
它们生活有相当一部分的时间都在巢穴中相互依偎，夫妻生活可以说是十分和谐了，让人类很是羡慕呢。用它们作为研究人类爱情和伴侣关系的模式动物再合适不过了。迄今为止，大多数对社会纽带关系的研究都指向两种神经递质，催产素与后叶加压素——它们是在社会纽带关系的形成中发挥关键作用的激素。科学家的实验发现，假如给这种雄性田鼠注射后叶加压素（一种脑下垂体后叶荷尔蒙），它会变得强烈依恋某只雌性田鼠，爱妻护妻。但是，这个新的发现使得这个工作向前迈进了一大步，我们现在可以确定当动物参与能够导致持久关系形成的积极的社会互动时，它们特定脑区域之间发生了什么。Liu补充道。作为人类，在看到另一半时，我们能感觉到自己内心油然而生的爱意，但仍不清楚这种爱意产生的原因。通过研究这些田鼠大脑中的神经环路，能让我们了解爱情产生的生物学机制。
更重要的是，他们发现可以人为操纵这种情感：人为激活该脑回路时，即使在没有发情的情况下橙腹草原田鼠之间也会形成这种伴侣关系（通常情况下，发情是先决条件），在这些实验中光遗传学技术功不可没，腻害吧？我们赶紧去看看。
橙腹草原田鼠之间的关系不同于它们的近亲，小鼠(mouse)与大鼠(rat)。每一次的相处都会使橙腹草原田鼠花更多的时间与同伴进行交流，并会进行如互相依偎等更加亲密的行为。为了确定田鼠彼此之间的亲密程度，研究人员通常会测量它们花费在“偎依(huddling)”行为上的时间，“偎依(huddling)”是指这些毛茸茸的小朋友们互相拥抱并保持不动，很可爱吧？“这是类似于人类一起聚会休闲放松的行为，”Liu说。它们相伴的时间越长，偎依就越紧密。他表示，异性田鼠的偎依经常伴随着交配行为的发生并导致它们之间产生长久的伴侣关系。
为了弄清楚田鼠的大脑中究竟发生了什么，使得互相熟悉的田鼠彼此之间的吸引力随着时间的推移变得更加强烈，Liu和他的同事在15只雌性田鼠大脑中植入了电极，测量了局部场电位。电极被放置在内侧前额叶皮层(mPFC)和伏隔核(NAcc)中，已知这两个大脑区域在解剖学上是相连关系，并且之前已被证明与社会关系的形成相关。同时，对照组将电极植入了mPFC区与靠近NAcc区的另一个大脑区域，但其行为与NAcc区无关。作为实验对象的田鼠未曾与其他个体产生过伴侣关系。
NAcc是大脑奖赏中枢的重要组成部分，以前的研究证明，对清醒的动物(包括啮齿动物和灵长类动物)的NAcc区域施加刺激会导致它们对当时的附近的任何一个个体立即产生偏好。但是通过使用光遗传学技术，研究人员并没有简单地只刺激NAcc区域，他们选择性地接受了mPFC的神经信号输入，自然调节了纽带关系形成过程中的NAcc区域活性，研究结果表明这种激活足以使田鼠之间形成至少是短期的纽带关系。
在对大脑神经活动进行基准线测量之后，研究人员将每个雌性田鼠都与不熟悉的雄性田鼠一起置于笼中，通过视频记录田鼠行为，同时记录雌性田鼠的神经活动。记录显示mPFC和NAcc区域神经元的神经网络振荡活动处于相同的低频下。“这就是所谓的一致性，它表明[两个脑区]可能会进行互相交谈，”Liu说。此外，记录显示mPFC中被激发的神经元指导了NAcc神经元的行为：他表示，脑回路激活的程度越强，偎依现象出现得就越快。大部分田鼠在被放置在一起之后很快就发生了性行为，这使得神经信号沿着神经元飞快传递。“我们认为交配往往会提升脑回路的神经活性，通过某种机制使得它们之间形成伴侣关系。”Liu说。
接下来，团队想要测试在没有发生交配的情况下，激活此电路是否可以驱使田鼠之间形成伴侣关系。为了做到这一点，研究人员使用了威武霸气的光遗传学技术——这是这种强大技术第一次被用来研究橙腹草原田鼠。他们向12只雌性田鼠的mPFC区内注射了携带了光敏感通道蛋白2基因的病毒，这种蛋白质在被光刺激时会引起神经元“激活(firing)”(10只雌性田鼠的对照组接受了携带无活性蛋白质基因的病毒注射)。研究人员随后在NAcc区域上放置了一根细小的光导纤维丝，因此，闪光只能激活从mPFC区域延伸过来的神经元。然后，他们设计了一个特殊的笼子，其中有一名雄性被置于雌性田鼠笼内的一个小“牢笼”中。每当雌性接近雄性时，研究人员就开始以与之前记录相匹配的频率模式刺激mPFC区，使神经信号输入至NAcc区。通常，橙腹草原田鼠不会因为不涉及物理接触的间接交流而产生伴侣关系。但是，在对mPFC-NAcc回路进行光学刺激之后的第二天，与其余陌生雄性相比，雌性田鼠更偏爱它们的“监狱”伴侣，这表明对神经回路的调节足以驱动纽带关系的形成。对照组的田鼠对它们被监禁的小伙伴没有额外偏爱。橙腹草原田鼠通常会形成终生的伴侣关系，但Liu说，他们只在试验一天后测试了光学诱导的行为，所以他们并不知道这种人造关系可能持续多久。
光遗传学手段激活了mPFC-NAcc神经环路
能够用远程控制的光来刺激大脑环路，从而影响动物的社交行为，这简直是太棒了！总结来说，通过对橙腹草原田鼠的研究，科学家们发现了大脑中两个脑区之间负责交流的一条神经环路，这条环路的激活，能够直接影响动物爱意的产生。或许，正是人类大脑里的同样机制，让你在茫茫人海中，突然就和另一半对上了眼。
