Developmental trajectories organize the assembly of valence circuits in the central amygdala
本研究表明，由 Sema3a 等特定 semaphorin 家族信号引导的独特早期发育轨迹，组织了中央杏仁核中具有特定效价的回路组装，从而将分子程序与趋利和避害的行为功能联系起来。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
每一个生物体都必须做出决定，通常是在电光石火之间，判断世界上出现的新感觉是应该趋向还是应该逃避。甜美的味道预示着能量与安全，而苦涩的味道则警告着毒素。这些决定并非随机产生的；它们被硬编码在脑部的电路之中。在哺乳动物中，位于大脑深处一个被称为中央杏仁核的小型杏仁状结构，充当了这些选择的指挥中心。它接收感官信息，并帮助组织驱动我们走向奖励或远离威胁的神经通路。几十年来，科学家们已经绘制了该区域不同类型的细胞图谱，并了解到其中一些细胞专门处理积极感受，而另一些则处理消极感受。然而，一个根本性的谜团仍然存在：大脑最初是如何构建这些截然不同的电路的？那些最终将驱动我们进食或饮水的细胞，最初是一个稍后自行分类的混合群体，还是从生命之初就注定了其特定的角色？
马克斯·普朗克生物智能研究所的一个研究小组现在通过追踪单个脑细胞的生命历程回答了这个问题。他们发现，大脑并不是通过对一个通用的细胞池进行分类来构建其情绪电路的。相反，注定成为“趋向型”（即那些驱动我们寻求奖励的细胞）和“回避型”（即那些驱动我们远离危险的细胞）的细胞，在出生后几乎立即就彼此分离了。这两组细胞起源于发育中的胚胎中不同的“社区”，并遵循完全不同的生长路径。研究人员发现，这种早期的分离不仅仅是位置的问题；它是一种分子指令手册，告诉每一组细胞如何进行自身的布线。具体而言，这些细胞利用一类被称为语义素（semaphorins）的引导分子来建立它们的连接。就像施工队使用特定的蓝图来铺设房屋中正确的管道和电线一样，这些发育中的脑细胞利用这些分子线索，以确保“奖励”电路能够连接到正确的信号来源，而“危险”电路则能连接到属于它们自己的来源。
为了揭开这段隐藏的历史，科学家们观察了小鼠在不同发育阶段（从最早的胚胎期到成年期）的中央杏仁核。他们使用了一种强大的技术，可以同时读取数千个单个细胞的遗传密码，从而创建了一幅详细的细胞随时间变化的图谱。通过追踪细胞的遗传特征，他们可以看到，通往成为“奖励”神经元的路径和通往成为“恐惧”神经元的路径在发育早期（大约在胚胎发育第15天左右）就分道扬镳了。一组细胞来自被称为外侧神经节隆起（lateral ganglionic eminence）的区域，而另一组则来自尾侧神经节隆起（caudal ganglionic eminence）。这两个区域就像胚胎中不同的施工现场，在每个现场出生的细胞都预先设定好了不同的工作职责。研究人员证实，这两组细胞从未混合在一起；来自同一个母细胞家族的细胞，永远不会同时产生奖励神经元和恐惧神经元。它们是在不同的谱系中诞生的。
随后，研究探讨了接下来会发生什么。如果细胞在出生时就已经不同了，它们如何知道要连接到哪些“电线”？该团队筛选了数千个基因，以寻找引导这种布线的分子指令。他们发现，细胞利用一组特定的引导分子——语义素，来构建它们的连接。在“奖励”神经元中，某些语义素扮演着“灯塔”的角色，吸引来自大脑其他部分关于味道和食物信息的正确输入信号。为了测试这是否属实，研究人员培育了缺失这些特定引导分子的奖励神经元的实验小鼠。由于缺乏这些分子灯塔，奖励神经元无法正确地连接到它们的来源。这些小鼠仍然可以进食和饮水，但它们的大脑对甜味产生的愉悦感不如平时强烈。在面对水和糖水溶液的选择时，这些小鼠学习“甜水是奖励”的过程要慢得多。它们并没有失去感知甜味的能力，而是那个告诉大脑“这很好”的电路布线效率低下。
至关重要的是，研究人员表明，这种布线问题特指进入奖励神经元的连接。而从这些神经元输出到大脑其他部分的连接则基本保持完整。这表明，早期的发育指令是专门设计用于组装电路的“输入端”的，从而确保正确的信息能够到达正确的地方。研究还观察了人类大脑，并发现同样的模式也存在。人类的中央杏仁核包含类似的细胞群，它们遵循相同的发育逻辑，使用相同的分子引导来分离奖励和恐惧电路。这表明，我们学习热爱美好事物并规避糟糕事物的蓝图，是哺乳动物大脑中一种古老且保守的特征。
这些发现挑战了这样一种观点，即大脑的情绪电路是通过出生后进行的通用分类过程来构建的。相反，大脑似乎采用了一种“早期专业化”的策略。一个细胞的身份——它是会帮助我们寻找食物还是逃避危险——是由它出生的地方以及它从一开始遵循的特定遗传程序决定的。这个程序包含了构建正确连接的指令，确保大脑的情绪地图得以精准组装。通过理解这些早期步骤，科学家可以开始了解我们情绪生活的基本架构是如何构建的，以及这种早期布线中的错误可能如何导致日后在处理奖励或恐惧方面出现困难。这项工作清晰地展示了一个复杂的行为系统是如何从少数发育中细胞的简单、早期决策中涌现出来的。
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