2018年7月13日

果蝇求爱的神经生物学有助于阐明人类的动机障碍

Christen Brownlee,哈佛医学院

两只果蝇在一个丙烯酸的交配室里相遇，互相检查。这是昆虫版的科学速配。

雄性用布满信息素感受器的腿轻拍雌性。然后他就会固执地跟着她，伸出一只翅膀，震动翅膀，为她唱小夜曲。但是在雄性进行求爱仪式之前，它需要做一个重要的决定:它应该向雌性求爱吗?

在7月5日在线发表的一项研究中神经元哈佛医学院(Harvard Medical School)的科学家们表明，动机、认知和机遇三者的结合，决定了平衡的好坏。研究人员发现，这种结合有力地影响了大脑一个小区域兴奋和抑制输入的平衡。

这与性无关

研究团队说，了解昆虫选择的机制，可以帮助科学家收集见解，并制定出治疗人类疾病的策略，当动机出错时，比如上瘾和抑郁。

哈佛医学院神经生物学助理教授Dragana Rogulja和哈佛医学院神经学助理教授Michael Crickmore以及波士顿儿童医院F.M. Kirby神经生物学中心的研究人员认为，帮助解开人类动机异常背后的神经生物学是最终的追求。

然而，他们的探索是在昆虫大脑的动机电路中进行的——果蝇用来选择进食、睡觉或交配等行为的相互关联的神经元组。

Rogulja解释说，果蝇的求偶过程是研究这一迷人的神经回路的理想模型，因为控制这一现象的解剖结构相对简单，而且这些昆虫的性别是二型的，这使得果蝇很容易定位和操纵。一组大约20个神经元，叫做P1，是雄性果蝇的求偶指挥中心。

该团队的研究表明，当男性果蝇当雌性轻拍其腿时，发起求偶的可能性取决于两个因素:雄性的内部状态——它们的性欲或它们感觉如何——以及外部刺激，比如它们的交配对象的“质量”。

例如，雄性有44%的时间没有交配，而雌性已经性成熟，也有一段时间没有交配了。如果是最近有过配偶的雌性，这一比例会降至7%左右;如果雄性自己最近有过很多配偶，这一比例会降至6.5%左右。

基于他们之前的实验室工作，Rogulja和Crickmore知道多巴胺——一种在果蝇和人类中引导欲望和动机的大脑化学物质——是果蝇交配的催化剂，而且在性饥渴的雄性果蝇中多巴胺水平很高。但是这种化学信号指导求偶行为的神经机制还不清楚。

雄性(果蝇)的内心

为了更好地理解雄性果蝇求偶的动机，研究人员使用了多种不同的方法，包括一种技术，可以让神经元在显微镜下发光，删除其他神经元表面的特定受体，以及用光刺激或抑制神经元种群。

他们的研究结果描绘了雄性果蝇大脑内部发生的事情。

研究人员解释说，在第一次踢腿之后，一股兴奋的洪流——“去吧!”——抑制——“别烦!”-信号流进求爱指挥中心P1。如果雄性的目标被认为是“低质量的”——没有性成熟，太年轻，太老，或者他的信息素受体检测到她性欲低下——P1中心将接收更多的抑制信号而不是兴奋信号。

然而，根据Rogulja的说法，如果雄性果蝇的P1神经元接收到大量的多巴胺，它们就会对抑制信号变得不那么敏感，从而给雄性果蝇求爱的机会，有时甚至是在不理想的环境下。

她解释说，在最初的求爱决定之后，多巴胺还负责维持求爱行为直到交配。多巴胺水平较低的果蝇可能会三心二意地尝试求爱，但很快就放弃了。

然而，那些多巴胺水平高的人更有可能持续追求他们的爱情爱好。

Rogulja说道:“多巴胺告诉指挥中心最初如何做出反应以及何时放弃。“法庭判决是这些神经元的功能。”

这很复杂

然而，克里克莫尔指出雄性苍蝇并不是条件反射性的行为——即使是高度主动的雄性与理想的雌性配对后也不会每次都求爱。他们这样做的几率只有44%。同样地，由于近期的交配或不太理想的目标，动机较低的雄性偶尔也会被求爱。他解释说，这种向异性求爱或不向异性求爱的二元决定，就像掷硬币一样具有偶然性，由男性的动机和他从女性那里得到的感官信息等因素来衡量。