Science文獻(xiàn)解讀：情緒涌現(xiàn)的"鋼琴延音踏板"機(jī)制研究

瀏覽次數(shù)：450　發(fā)布日期：2025-6-9　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

傳統(tǒng)情緒研究面臨兩大困境：主觀體驗(yàn)難以跨物種驗(yàn)證，且神經(jīng)動態(tài)缺乏全腦尺度解析。最新《Science》研究通過開創(chuàng)性跨物種范式（人類-小鼠），首次揭示情緒從感覺經(jīng)驗(yàn)中涌現(xiàn)的核心機(jī)制——全腦雙相動態(tài)過程：感覺信號先快速廣播至全腦，再轉(zhuǎn)化為持續(xù)神經(jīng)活動，后者通過可調(diào)節(jié)的"內(nèi)在時間尺度"（如鋼琴延音踏板）維持情緒狀態(tài)。氯胺酮可精準(zhǔn)加速該時間尺度，選擇性消除負(fù)性情緒而不影響感覺感知，為理解情感障礙提供了新框架。

研究思路：
為破解“感覺如何轉(zhuǎn)化為持續(xù)情緒狀態(tài)”的難題，研究團(tuán)隊(duì)提出跨物種保守機(jī)制假說，并設(shè)計(jì)三大創(chuàng)新策略：行為錨定——開發(fā)眼吹氣（eyepuff）誘發(fā)模型，在人類和小鼠中同步誘發(fā)快速反射性眨眼（保留感覺輸入）與持續(xù)性閉眼（表征負(fù)性情緒）；動態(tài)解析——整合人類顱內(nèi)立體腦電圖（iEEG）與小鼠Neuropixels單單元記錄，實(shí)現(xiàn)全腦神經(jīng)活動的毫秒級追蹤；精準(zhǔn)干預(yù)——利用解離劑氯胺酮選擇性阻斷情緒成分，結(jié)合計(jì)算模型量化“內(nèi)在時間尺度”的核心作用。通過這些策略，研究揭示了情感狀態(tài)形成的神經(jīng)動力學(xué)機(jī)制，為理解情緒的神經(jīng)基礎(chǔ)和相關(guān)精神疾病的治療提供了新視角。

研究方法和結(jié)果：
1.跨物種情感行為模型驗(yàn)證
研究者開發(fā)了快速、可重復(fù)的情緒測量方法，利用人類和小鼠受試者進(jìn)行相同任務(wù)的行為測試。通過向眼睛角膜施加氣流來引發(fā)快速和反射性的眼瞼閉合行為，同時記錄大腦活動，發(fā)現(xiàn)這種刺激在兩種物種中引發(fā)了具有負(fù)面情緒價值的持續(xù)眼瞼閉合行為，且該行為可以通過麻醉劑氯胺酮選擇性阻斷。

圖1 跨物種快速誘發(fā)負(fù)性情緒的測量方法

2.全腦雙相神經(jīng)動態(tài)圖譜
使用人類顱內(nèi)立體腦電圖（iEEG）記錄技術(shù)，研究者在人類受試者中進(jìn)行了全腦神經(jīng)活動篩選。發(fā)現(xiàn)情感相關(guān)的感官信號在大腦中迅速傳播，隨后形成持久的神經(jīng)活動信號，并且氯胺酮能夠選擇性地阻斷這一持久信號，而不影響快速的感官傳播。

圖2 人類吹氣觸發(fā)顱內(nèi)電動態(tài)呈現(xiàn)全腦尺度的快慢成分

3.小鼠腦電活動的多探針記錄
通過多探針神經(jīng)像素技術(shù)對小鼠進(jìn)行單細(xì)胞電生理學(xué)記錄，研究者觀察到與人類相似的雙相神經(jīng)活動過程，即快速的感官信號傳播后跟隨一個持久且廣泛的神經(jīng)活動信號。氯胺酮對小鼠的神經(jīng)活動同樣表現(xiàn)出選擇性阻斷。

圖3 氯胺酮對人類區(qū)域吹氣觸發(fā)動態(tài)的選擇性干擾

4. 小鼠神經(jīng)元的單細(xì)胞活動模式
研究者分析了小鼠腦內(nèi)神經(jīng)元的單細(xì)胞活動模式，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元對氣流刺激的反應(yīng)存在快速和慢速兩種模式。快速反應(yīng)的神經(jīng)元主要集中在腦干和丘腦區(qū)域，而慢速持久反應(yīng)的神經(jīng)元則分布在前額葉皮層和邊緣系統(tǒng)等區(qū)域，氯胺酮主要影響慢速持久反應(yīng)神經(jīng)元的活動。

圖4 小鼠全腦眼吹氣觸發(fā)尖峰動力學(xué)具有可分離的快慢成分

5.小鼠情感狀態(tài)的神經(jīng)動力學(xué)模型
基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究者構(gòu)建了情感狀態(tài)的神經(jīng)動力學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)情感狀態(tài)的形成與神經(jīng)活動的內(nèi)在時間尺度密切相關(guān)。氯胺酮通過加速神經(jīng)活動的衰減時間，降低了情感狀態(tài)的持久性，這在不同劑量的氯胺酮和PCP（苯環(huán)已哌啶）處理下均得到了驗(yàn)證。

圖5 小鼠吹氣觸發(fā)神經(jīng)活動以一階系統(tǒng)動力學(xué)累積形成持續(xù)態(tài)

6.跨物種的神經(jīng)動力學(xué)比較
通過比較人類和小鼠的神經(jīng)活動數(shù)據(jù)，研究者發(fā)現(xiàn)兩者在情感狀態(tài)形成過程中的神經(jīng)動力學(xué)模式高度相似。氯胺酮在兩種物種中均加速了神經(jīng)活動的內(nèi)在時間尺度，減少了全腦神經(jīng)活動的耦合度，這一發(fā)現(xiàn)為跨物種的情感神經(jīng)機(jī)制研究提供了有力證據(jù)。

圖6 氯胺酮跨物種干擾持續(xù)群體動態(tài)

研究結(jié)論
本研究首次揭示了哺乳動物情緒涌現(xiàn)的跨物種保守雙相機(jī)制：感覺輸入首先快速廣播，隨后轉(zhuǎn)化為由內(nèi)在時間尺度（τ）調(diào)控的持續(xù)活動狀態(tài)，該機(jī)制如同鋼琴的延音踏板，維持神經(jīng)信息整合以形成情緒。核心突破在于：氯胺酮通過顯著加速τ（約↓50%）選擇性消除負(fù)性情緒，為解離癥狀提供了機(jī)制解釋；全腦網(wǎng)絡(luò)耦合強(qiáng)度決定τ穩(wěn)定性，其中情感樞紐（眶額皮層ORB、前運(yùn)動皮層PMC、腦島INS）是關(guān)鍵調(diào)控節(jié)點(diǎn)；該機(jī)制的跨物種保守性證實(shí)其是情緒計(jì)算的“祖先解決方案”。臨床意義重大：精神疾�。ㄈ缇穹至寻Yτ過短、強(qiáng)迫癥/抑郁癥τ過長）可視為時間尺度失調(diào)的新視角；通過調(diào)控特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的τ值，有望成為開發(fā)精準(zhǔn)情緒調(diào)節(jié)療法的全新干預(yù)靶點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：Kauvar I, Richman EB, Liu TX, et al., Conserved brain-wide emergence of emotional response from sensory experience in humans and mice. Science. 2025 May 29. doi:10.1126/science.adt3971 IF: 44.7 Q1 . Epub 2025 May 29. PMID: 40440375.

創(chuàng)作聲明：本文是在原英文文獻(xiàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行解讀，存在觀點(diǎn)偏向性，僅作分享，請參考原文深入學(xué)習(xí)。

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