中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所王佐仁研究組在《神經(jīng)科學(xué)雜志》發(fā)表了題為《導水管周?chē)屹|(zhì)神經(jīng)活動(dòng)在不同類(lèi)型的防御行為中的作用》的研究論文。該研究報道了中腦導水管周?chē)屹|(zhì)腦區periaqueductal gray (PAG)參與動(dòng)物防御行為的神經(jīng)機制。

　　防御行為，比如逃跑，僵直，危險探測等，對動(dòng)物的生存非常重要。當遭遇危險時(shí)，動(dòng)物會(huì )根據所處的情境做出適當的防御反應從而提高自己存活的機會(huì )。以前的研究發(fā)現中腦的PAG參與控制防御行為，但是PAG神經(jīng)元在積極防御行為中的神經(jīng)活動(dòng)并沒(méi)有被研究過(guò)，其在不同方面的防御行為中的具體作用仍不明確。

　　為研究這一問(wèn)題，王佐仁研究組首先應用光遺傳的手段激活小鼠中表達有感光蛋白的PAG神經(jīng)元，發(fā)現光刺激可以誘導小鼠產(chǎn)生跑、僵直、躲避等行為，這些行為與動(dòng)物在面臨威脅時(shí)產(chǎn)生的防御行為相似。接著(zhù)，研究人員利用在體多通道電極記錄技術(shù)記錄了小鼠展現出防御行為（暴露給大鼠）時(shí)PAG群體神經(jīng)元的活動(dòng)。研究發(fā)現PAG中存在兩群神經(jīng)元分別參與編碼防御行為的兩個(gè)方面：探測危險（risk assessment, 危險檢測方面）與逃跑（flight, 危險反應方面）。

　　進(jìn)一步的分析發(fā)現了之前未被發(fā)現的PAG神經(jīng)元編碼防御行為的反應特性。對于與危險探測相關(guān)的神經(jīng)元，其神經(jīng)活動(dòng)在小鼠更靠近大鼠時(shí)為高。對于與逃跑相關(guān)的神經(jīng)元，它們的神經(jīng)活動(dòng)與小鼠在逃跑時(shí)的實(shí)時(shí)速度沒(méi)有顯著(zhù)的相關(guān)性，但一部分逃跑細胞的平均放電頻率與小鼠逃跑時(shí)期的最大逃跑速度有正相關(guān)，這說(shuō)明逃跑細胞的神經(jīng)活動(dòng)與單純的運動(dòng)無(wú)關(guān)。這些結果為研究防御行為的神經(jīng)編碼機制提供了新的思路。

　　該課題由博士生鄧菡菲、肖雄在王佐仁研究員的指導下合作完成。課題得到了中科院戰略先導（B）項目的資助。