我们的行为是由“内在状态”驱动的，如焦虑、压力或口渴——它们强烈影响和激励我们的行为。对于这种状态是如何由复杂的全脑回路（包括杏仁核等皮层下结构）来表示的，我们还不太清楚。在最近发表在《Science》杂志上的一项研究中，Friedrich Miescher生物医学研究所（FMI）的Andreas Lüthi课题组使用深部脑成像技术监测活动小鼠的杏仁核活动，揭示了编码行为状态的神经元动力学。
当老鼠饿了，它会去觅食；当它焦虑的时候，它会停止探索它环境，冻结或逃跑。这种内部状态如何与动物的行为相关已经被详细研究过。然而，对于大脑如何编码和控制内部状态，人们知之甚少。
Jan Gründemann是Lüthi小组的一名研究员，现在是巴塞尔大学的一名教授，他与同为Lüthi小组的博士后，计算神经学家Yael Betterman一起研究了不同状态下自由运动小鼠杏仁核的神经元活动。杏仁核是一个小的杏仁状的大脑结构，它被认为是通过与许多大脑区域的广泛联系来调节情感、稳态（饥渴）和社会行为的中枢。杏仁核被认为在大脑状态的协调中起着作用，但这个作用还不太清楚。
使用微型显微镜成像技术，Gründemann和Betterman跟踪了不同环境下小鼠杏仁核内的神经元活动，这些环境促使小鼠出现不同的内部状态和行为。结果相当出乎意料：研究人员发现了两个大的拮抗性神经元群，合奏（ensembles），它们在相反的行为状态下活动：当老鼠探索周围环境时，神经元合奏1是活跃的；当它们不探索时（意味着它们处于非探索性防御状态），神经元合奏2是活跃的。
令人惊讶的是，这些合奏的活动与通常与焦虑状态相关的空间区域不一致，如躲在开阔场地的安全角落。此外，科学家们并不期望复杂的内部状态及其行为会在杏仁核中以相对简单、低维的活动模式进行编码。总之，这项研究表明，识别出的两个神经元集合编码了对立的瞬间状态变化，特别是在探索性和防御性行为方面，但没有提供一个动物整体焦虑水平的测量。
“这项研究的力量在于，我们能够直接询问大脑关于老鼠的情感状态，”Lüthi说。“如果我们想了解一种行为，我们需要了解大脑！简单地根据标准化的行为观察得出结论可能是误导性的——正如我们所显示的那样。“
作为下一步，Lüthi课题组希望了解更多关于这些活跃神经元合奏如何在杏仁核中出现，以及它们如何影响大脑中的其他区域。
这些发现是否与人类焦虑症有关？“体内状态的编码——比如焦虑症——在人类身上的作用可能与在老鼠身上的作用类似，”Lüthi说。“可以想象，在患有焦虑症的人身上，编码不同内部状态的神经元合奏群之间存在不平衡。在精神疾病的动物模型中检验这一假设是很有趣的。”
参考文献：
Amygdala Ensembles Encode Behavioral States
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