Inscopix神經元成像系統在研究專偶動物大腦中神經生物特點的應用
專偶動物大腦中的神經生物特點
----Inscopix nVista神經元成像系統應用
愛情在人類社會中一直是一個熱度經久不衰的話題，歷史自有記載以來就不缺乏對其的描寫。它為人類文化貢獻了極為燦爛的一部分。同其他具有個體差異的人類特點一樣，有的人專情，有的人濫情，但不同的是我們的文化有很大一部分專門對其進行了闡釋和延伸，如對禮教和家庭的，如此以來，人類的感情生活便深刻受到文化的影響。
通過一直以來對大腦的研究，現在我們相信愛情是大腦生化和電活動的一種產物。但除去人類，自然界中的各種動物對愛情生活也是差異巨大，比如部分哺乳動物是遵從一夫一妻制，部分是一夫多妻制，還有一部分是自由散漫的狀態。只有不到10％的哺乳動物（包括人類），其個體形成了基于交配的成對生活。這些動物傾向于在長時間里與伴侶一起活動并因此維持且加強了它們的情感連結。據此，我們有理由相信，生物的愛情狀態是可塑的，在它們的大腦中肯定有一些特定的編碼控制這些不同狀態的神經組織形式。
但它們大腦是怎樣組織這些感情以及如何影響生活的，怎樣去研究這些？在技術手段比較簡單的時期，這種研究確實很多只能停留在猜想的階段，無法探索更深層的機制。現在已經有了可以大規模直觀的觀察神經元電活動的技術，使我們能夠更深層次的探索其背后的神經調控機制。
最近，一個研究團隊在《PNAS》上發表了的一篇文章，對這個問題嘗試進行了解答。
伏隔核在獎勵和動機響應中扮演的重要角色使其成為研究人員候選的編碼伴侶-獎勵通路的重點區域。在人身上，進行功能性MRI的志愿者在認為他們正握著伴侶而非陌生人的手時，他們NAc中的血氧信號會增強。在草原田鼠中，毀損這個區域的神經調節信號會損傷他們連結的形成，但接下來的基因表達會使連結得以維持。此外，在不交配的情況下，激活前額葉到NAc的神經通路足以誘導連結的形成。盡管有大量證據表明NAc在編碼伴侶連結中起主要作用，但其背后的神經機制以及它隨著關系進展如何變化仍然未解。因此，研究人員在草原田鼠交配前后，在自由活動狀態下對NAc的神經鈣活動進行了在體成像記錄，以了解大腦在連結形成、成熟時的活動變化。
實驗之所以采用草原田鼠，是因為它在交配上是一夫一妻制，這樣先天自然存在的專偶物種是研究感情背后生物機制的最佳研究對象，其配對測試很容易評估。
實驗開始，首先往實驗鼠的腦內注射鈣指示病毒，埋置微型顯微鏡，實驗時設置一個3格實驗盒，左右兩邊的格間分別拴系配偶和陌生的兩個鼠，左邊是配偶，右邊是陌生鼠，實驗動物放置起始位置是中間室，可自由進入兩邊的格間活動。實驗中，試驗動物需要在拴于格子兩端的“舊伴侶”和“陌生鼠異性”之間做出選擇。這個測試提供了一個研究固定伴侶動物的神經活動及其神經——行為關系的方法。
研究人員使用格羅貝爾生物的Inscopix nVista單光子微型顯微鏡，結合使用病毒載體的突觸蛋白啟動的GCaMP6f，在自由活動情況下對NAc的神經活動進行鈣活動成像（圖1A–E）。實驗一共采用了17只鼠，7雄10雌。開始在30只鼠上埋植了透鏡，其中有26只在手術后4周可見熒光。其中一部分動物因為以下原因被剔除：透鏡埋植在NAc區以外（1只），小于5個可觀測推定細胞（1只），在任何一個伴侶偏好測試中都沒有檢測到偏好性（3只），其他視野遮擋/運動偽影/技術問題（4只）。平均來說，每次記錄時每只動物能檢出43±20個細胞。ANOVA檢驗顯示，在長跨20天的3次記錄中，平均細胞數目沒有改變。對每次記錄的前60s和最后60s的每個細胞取平均ΔF/F0值，在這一階段，動物是單籠飼養，沒有施加刺激，得到的信號作為實驗的神經本底活動水平。在成像的每個時間點之間，得到的平均ΔF/F0值都沒有顯著差異。結合前后兩個分析點，針對每個時間點每只動物得出一個ΔF/F0本底值。
圖1，在一夫一妻制的草原田鼠身上進行的鈣成像實驗