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在我們的生活中，競(jìng)爭(zhēng)無(wú)所不在。是什么造就了社會(huì)博弈中的勝利者，這背后有著怎樣的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制和原理？眾所周之，影響社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)的輸和贏，既有內(nèi)在，也有外在的因素。內(nèi)在因素除了身體力量等先天物理因素，更多與個(gè)體的精神力量相關(guān)：比如在競(jìng)爭(zhēng)中的勇氣、信心和堅(jiān)持不懈的持久耐力。而外在因素中很重要的一點(diǎn)是個(gè)體之前經(jīng)歷過(guò)的輸贏歷史。拳王泰森曾經(jīng)鋃鐺入獄，出獄后重新摘得拳王桂冠并非易事。他的經(jīng)紀(jì)人巧妙地為他安排了兩場(chǎng)與實(shí)力較弱對(duì)手的對(duì)抗賽。在贏得這兩場(chǎng)比賽之后不久，泰森就戰(zhàn)勝了實(shí)力強(qiáng)悍的對(duì)手，重新獲得拳王桂冠。泰森的經(jīng)紀(jì)人按排的戰(zhàn)略，利用的就是心理學(xué)中的“勝利者效應(yīng)”：先前的獲勝經(jīng)歷會(huì)使之后的勝利變得更加容易。然而“勝利者效應(yīng)”的神經(jīng)科學(xué)機(jī)制還罕為人知。

2017年7月14日，浙江大學(xué)求是高等研究院系統(tǒng)神經(jīng)與認(rèn)知科學(xué)研究所和醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究中心的胡海嵐研究組在《科學(xué)》雜志以長(zhǎng)文(Research Article)形式發(fā)表了題為《勝負(fù)經(jīng)歷重塑丘腦到前額葉皮層環(huán)路以調(diào)節(jié)社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)》的文章。該文章采用測(cè)試小鼠社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)的行為學(xué)范式：鉆管測(cè)試和熱源爭(zhēng)奪測(cè)試，并結(jié)合在體多通道電生理記錄，光遺傳學(xué)、藥理遺傳學(xué)調(diào)控，以及在體神經(jīng)可塑性記錄和光誘導(dǎo)突觸長(zhǎng)時(shí)程性增強(qiáng)、減弱等前沿神經(jīng)生物學(xué)研究手段，闡明了前額葉皮層調(diào)控社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)中輸贏的機(jī)制，并發(fā)現(xiàn)中背側(cè)丘腦-前額葉皮層這一神經(jīng)環(huán)路介導(dǎo)“勝利者效應(yīng)”。

六年之前，胡海嵐研究組曾經(jīng)在《科學(xué)》雜志發(fā)表文章，提出鉆管測(cè)試這一行為范式可以體現(xiàn)小鼠的社會(huì)等級(jí)關(guān)系，并提示大腦內(nèi)側(cè)前額葉這一腦區(qū)的神經(jīng)活動(dòng)可以調(diào)節(jié)小鼠在社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)中的地位(Wang et al., 2011)。在新的工作中，為了進(jìn)一步探究在社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)中輸贏決定的神經(jīng)科學(xué)機(jī)制，胡海嵐研究組的博士生周亭亭和朱鴻在小鼠進(jìn)行鉆管比試時(shí)對(duì)其前額葉皮層進(jìn)行了多通道的在體電生理記錄。通過(guò)對(duì)行為和和單細(xì)胞神經(jīng)活動(dòng)的相關(guān)性分析，她們發(fā)現(xiàn)前額葉皮層的神經(jīng)元的活動(dòng)在小鼠消極后退時(shí)沒(méi)有變化，但當(dāng)小鼠付出”努力“（推擠和抵抗）時(shí)有顯著增強(qiáng)。當(dāng)她們利用藥理遺傳學(xué)手段降低小暑前額葉皮層活動(dòng)性時(shí)，觀察到小鼠在鉆管測(cè)試中的推擠行為顯著減少，并且降低了等級(jí)地位。反之，利用光遺傳學(xué)的方法（一種利用激光來(lái)瞬時(shí)、特異激活神經(jīng)元的手段）激活前額葉皮層使小鼠在鉆管測(cè)試中主動(dòng)發(fā)出更多的推擠，使原先低等級(jí)小鼠戰(zhàn)勝原先高等級(jí)的對(duì)手，實(shí)現(xiàn)”逆襲“。

在使用光遺傳學(xué)激活小鼠前額皮層使之贏得鉆管測(cè)試的實(shí)驗(yàn)中，她們觀察到后續(xù)不給光時(shí)，有些小鼠會(huì)維持升高的等級(jí)，而另外一些小鼠會(huì)恢復(fù)原先的等級(jí)。這一現(xiàn)象引起了她們的強(qiáng)烈興趣，通過(guò)仔細(xì)對(duì)比分析這兩類(lèi)小鼠的輸贏經(jīng)歷，她們發(fā)現(xiàn)維持等級(jí)的小鼠先前有6次以上被光誘導(dǎo)而戰(zhàn)勝對(duì)手的經(jīng)歷，而光照小于5次的小鼠大部分都恢復(fù)了原先的等級(jí)。這種先前勝負(fù)經(jīng)歷影響后續(xù)比賽輸贏的現(xiàn)象恰恰體現(xiàn)了心理學(xué)中的“勝利者效應(yīng)”。

為了進(jìn)一步探索“勝利者效應(yīng)”的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制，周亭亭等巧妙地結(jié)合光遺傳學(xué)的方法記錄了從中縫背側(cè)丘腦投射往前額葉皮層的神經(jīng)環(huán)路在重復(fù)勝利經(jīng)歷前后的變化，發(fā)現(xiàn)重復(fù)的勝利經(jīng)歷顯著地增強(qiáng)了該神經(jīng)環(huán)路的突觸（神經(jīng)細(xì)胞間傳遞信息的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)）連接的強(qiáng)度。之后她們又利用光遺傳學(xué)人為誘導(dǎo)造成這個(gè)環(huán)路上長(zhǎng)時(shí)程的突觸增強(qiáng)（LTP），發(fā)現(xiàn)這種突觸連接的增強(qiáng)足以長(zhǎng)時(shí)間提升小鼠的等級(jí)地位。反之，誘導(dǎo)長(zhǎng)時(shí)程突觸連接的減弱（LTD）使勝利者效應(yīng)完全消失。這一系列實(shí)驗(yàn)充分必要地證明了成功經(jīng)歷會(huì)重塑中縫背側(cè)丘腦到前額葉皮層的突觸連接強(qiáng)度，從而影響后續(xù)競(jìng)爭(zhēng)中的表現(xiàn)。

為了觀察競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)是否能夠遷移到不同的行為范式中，胡海嵐課題組的研究生范鄭曉又建立了新的測(cè)試等級(jí)的行為學(xué)范式－－熱源爭(zhēng)奪測(cè)試：同籠四只小鼠在寒冷環(huán)境中會(huì)去爭(zhēng)奪溫暖的窩。有意思的是，在鉆管測(cè)試中獲得重復(fù)勝利經(jīng)歷的小鼠，在熱源爭(zhēng)奪中也會(huì)更容易獲勝。這一結(jié)果首次說(shuō)明”勝利者效應(yīng)“可以從一種行為學(xué)范式遷移到其他的行為中。

這項(xiàng)研究結(jié)合了行為學(xué)、電生理、光遺傳等多層次手段，首次確定了前額葉皮層對(duì)社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)的動(dòng)態(tài)控制，第一次發(fā)現(xiàn)了哺乳動(dòng)物大腦中“勝利者效應(yīng)”的神經(jīng)環(huán)路，并且發(fā)現(xiàn)了”勝利者效應(yīng)“在不同行為學(xué)范式中的遷移效應(yīng)。由于社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)造成的社會(huì)地位與健康狀況息息相關(guān)，這為研究社會(huì)行為相關(guān)的疾病提供了治療思路，并且為在競(jìng)賽中提高選手成績(jī)的行為訓(xùn)練策略提供了理論依據(jù)。

該課題由博士生周亭亭，朱鴻和范鄭曉等在胡海嵐教授的指導(dǎo)下共同完成。其他的合作者包括中科院神經(jīng)所的王征研究員，中科院深圳先進(jìn)研究院的詹陽(yáng)研究員和華師大的林龍年教授等。課題受浙江大學(xué)985基金、科技部973項(xiàng)目，中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)計(jì)劃B，神經(jīng)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家杰出青年基金等資助。

文章作者范鄭曉、朱鴻、胡海嵐、周亭亭