成功的經歷會帶來更多成功？浙大神經科學家發現背後的腦機制

美國拳王邁克·泰森如何在出獄後復出的故事為世人津津樂道。他先和兩位實力在他之下的拳手對抗，獲得連勝，隨後擊敗「強敵」弗蘭克·布魯諾，奪回金腰帶。這一橋段被神經科學家稱為「勝利者效應」的典範——動物在戰勝一些較弱的對手後，再與更強的競爭者較量，這樣的勝算將比直接面對強敵大得多。

但此前，科學家尚且不知道的是，是什麼決定著「勝利者效應」的出現？其背後的腦機制是怎樣的？現在，這一謎團的一角已經被浙江大學求是高等研究院和醫學院神經科學研究中心的胡海嵐研究組揭開。

胡海嵐教授。 中國教育新聞網 資料圖

7月14日，頂級期刊Science以長文方式在線發表了胡海嵐團隊與合作者的研究文章。通過巧妙的實驗設計，研究人員在雄性小鼠上首次確定了大腦前額葉皮層對社會競爭的動態控制，第一次發現了哺乳動物大腦中「勝利者效應」的神經環路——中縫背側丘腦投射往前額葉皮層的環路。

神經環路是腦內不同性質和功能的神經元通過各種形式的複雜連接，在腦信息傳遞和處理的 過程中發揮著重要作用。

在人類社會中，競爭不局限於拳擊的角斗場，而是無處不在。這項最新研究將為社會行為相關的疾病提供治療思路。「至少我們可以去理解為什麼有的人在競爭中缺乏動力，也許是這個環路上的神經活動水平比較低。」胡海嵐說。

不僅如此，她們還發現「勝利者效應」是可以在不同行為中遷移的。「這對實際生活有更重要的指導意義。」胡海嵐對澎湃新聞表示。舉例而言，也許在一場艱難的網球比賽前，你可以通過進行比網球更容易獲勝的比賽，甚至是電子遊戲里的比賽，來提高信心。

接下來，胡海嵐透露說，他們希望進一步探究，前額葉皮層通過哪些下游的神經環路來執行和社會競爭相關的行為。目前的研究局限於雄鼠，她們也想知道在不如雄鼠好鬥的雌鼠身上，相關的腦機制是不是有區別。此外，獲勝時的快感本身會不會促進「勝利者效應」，這個問題也有待回答。

小鼠間的競爭與「逆襲」

早在6年前，胡海嵐研究組在Science上發表過另一篇關於小鼠競爭關係的研究論文。他們當時發現，通過鑽管測試，就可以區分小鼠的競爭能力，劃分出等級地位高和等級地位低的小鼠。

所謂鑽管測試，指的是讓兩隻小鼠在一個狹窄的管道里相向而行。管道只容得下一隻小鼠通過，兩隻小鼠會相互推擠。最終，競爭能力強的小鼠會「強勢」地將競爭能力弱的小鼠擠出管道，競爭能力弱的小鼠也會出現主動退出的情況。

鑽管測試模擬圖

誰在鑽管上強勢，誰就一定社會等級高、競爭力強嗎？胡海嵐後來在多項實驗中證實，鑽管試驗能可靠地區分小鼠的競爭力。在鑽管中獲勝的小鼠不僅能獲得更多的食物、標記更大的領地，還能對異性小鼠唱出更多的求偶歌曲，甚至偶爾會拔掉競爭能力弱的小鼠鬍鬚。

那麼，是哪個腦區在影響著一隻小鼠在鑽管測試中的表現呢？在2011年的Science文章中，胡海嵐研究組就通過電生理記錄、基因操作等方式初步確認，大腦內側前額葉這一腦區可以調節小鼠在社會競爭中的地位。

而在2017年此次發表的新工作中，借用藥理遺傳學和光遺傳學的實驗方法，胡海嵐研究組發現，人為調節前額葉皮層神經細胞的活動水平高低會「逆轉」小鼠的競爭關係：

被抑制了這群細胞活動的好鬥小鼠會變得消極，不再好鬥、好推擠，還出現了主動後退的現象，最終在鑽管比試中輸給原先的「手下敗將」。而原先戰敗的小鼠在被研究人員激活這群細胞後，變得更英勇，發出了更多的推擠，最終「逆襲」為獲勝者。

「勝利者效應」的出現和遷移

就在使用光遺傳學激活小鼠的前額葉皮層，助力其贏得鑽管比試的實驗中，胡海嵐研究組發現了一個意外的有趣現象：在停止用激光來激活神經元後，有的小鼠仍然保持著比以前更強的競爭力，有的小鼠則「打回原樣」了。而前者正體現了「勝利者效應」。

仔細對比後，他們發現，那些有過6次以上被光誘導並戰勝對方經歷的小鼠，就算停止光刺激，也不會「打回原樣」。到底，重複的勝利經歷對小鼠的大腦產生了什麼長期改變？研究人員開始思考這個問題。

在此前的研究中，胡海嵐研究組已經確認，前額葉皮層調控著小鼠的競爭力，但和前額葉皮層相連的腦區有多個，哪個和前額葉皮層的環路才決定著「勝利者效應」？胡海嵐研究組在一篇論文中獲得啟發。一個義大利研究組發現，當動物被打敗時，中縫背側丘腦投射往前額葉皮層的神經元連接強度會降低。

而「勝利者效應」恰好與之相反。她們開始猜測，在連續獲勝的情況下，動物大腦中縫背側丘腦投射往前額葉皮層的神經環路是不是會加強？在實驗中，她們得到了肯定的答案。但這只是回答了「相關性」，還不能是確鑿地肯定這一環路和「勝利者效應」之間存在因果關係。

於是，她們進行了功能丟失和功能獲得實驗。結果顯示，如果小鼠經歷反覆勝利，但被人為地長時間削弱這一環路的連接強度，那麼「勝利者效應」不會出現。反之，競爭力弱的小鼠如果直接被人為長時間增強這一環路的連接強度，它能在接下來的幾天里屢屢成為好鬥的勝利者。

確認因果關係後，研究人員沒有停止探索。胡海嵐想知道，「勝利者效應」是不是可以在多個行為中通用。於是，胡海嵐和研究生周亭亭、朱鴻和范鄭曉一起設計了「熱源爭奪測試」。

熱源爭奪測試模擬圖

四隻小鼠被關在同一隻冰冷的籠子里，籠子里只有一個角落是溫暖的，但只容得下一隻小鼠。在爭奪溫暖角度的過程中，研究人員發現，在鑽管測試中屢戰屢勝的小鼠，在熱源爭奪中也更佔優勢。這表明，在不同形式的競爭場景中，勝利的經歷所帶來的效果是可以相互轉移的。

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