在人类社会中,经常会遇到因为亲近的人做出令人反感的事而心生厌恶的情况。此时,大脑中发生了什么?大脑是如何“更新”对熟人的好恶的?以脑研究闻名的日本东京大学的奥山辉大教授等人组成的研究团队发布了能够解答上述问题的研究成果。研究通过小鼠实验揭示了脑内负责储存记忆的“海马体”与负责情绪的“杏仁核”之间的神经回路连接增强便会引发厌恶情绪的机制。这一成果若能实际应用,有望为抑郁症等人际交往相关疾病的治疗方法提供支持。
此前,奥山教授已逐步阐明了大脑“如何记忆他人”“如何共情他人”等机制。本次的研究进一步揭示了“对于记忆对象的情感如何随经历更新”,作为推动人际关系理解方向脑科学研究的成果而备受关注。相关论文已发表在美国学术期刊《Science》的7月10日刊上。
发动攻击的小鼠(左)和认输表现服从行为的小鼠(右)(藤原英史拍摄/藤原英史、奥山辉大教授供图)
运用“光遗传学”技术
研究团队由东京大学定量生命科学研究所的奥山辉大教授、王牧芸特任研究员(研究当时),以及该校研究生院医学系研究科的须藤成俊研究生等人组成。实验首先让受试小鼠与另外两只小鼠共处一段时间,彼此成为“熟人”后,受试小鼠海马体的部分区域便储存了“他者记忆(社会性记忆)”。
随后,研究团队操控1只小鼠的神经活动,使其具备攻击性。具体来说,是通过人工调控小鼠下丘脑部分神经细胞的方式,将2只熟悉小鼠中的1只改造为“令人讨厌的家伙”,并进行观察。
结果显示,受试小鼠因持续遭到来自这只小鼠的攻击性行为,逐渐开始回避该小鼠。这一行为变化说明小鼠已产生厌恶情绪,研究团队将其解释为“针对特定个体的‘情绪效价(valence)’发生了更新”。
在确认这一变化后,奥山教授等人运用“光遗传学”方法展开实验。他们弱化了受试小鼠体内负责记忆的海马体部分区域“腹侧CA1”与杏仁核相连的神经回路连接,或是抑制该神经回路的活动。光遗传学是一种让神经细胞表达因光而激活的蛋白,并通过照射特定波长的光来调控神经细胞功能的方法。
该实验结果显示,当腹侧CA1与杏仁核的神经回路连接增强时,小鼠会对攻击性增强的小鼠表现出厌恶行为;反之,连接减弱时,对该小鼠的回避行为消失。研究发现,厌恶这种情绪的产生与消失,取决于海马体中负责记忆对象的细胞与杏仁核中感知恐惧的细胞之间的连接强弱。
小鼠脑内负责特定对象记忆的海马体腹侧CA1神经细胞荧光显微照片(供图:奥山辉大教授)
海马体腹侧CA1与杏仁核、伏隔核的神经回路联结他者记忆与情绪的研究概念图(供图:奥山辉大教授/东京大学定量生命科学研究所·奥山研究室)
或为抑郁症带来新型治疗策略
奥山教授介绍说,脑内还有一个与行为调控和动机形成密切相关的脑区,被称为“伏隔核”,杏仁核与伏隔核之间同样存在神经回路。腹侧CA1与杏仁核,杏仁核再与伏隔核串联的回路相互连接,构成了针对特定个体的“喜欢”“厌恶”等情感更新机制。
研究团队在另一项实验中,利用光遗传学技术唤起受试小鼠对目标小鼠的记忆,同时施以电击使其产生恐惧感。由于大脑具有在两种刺激同时出现时,会强化二者间的神经回路连接的特性,因此该操作可增强腹侧CA1中负责他者记忆的神经细胞与杏仁核中响应恐惧的神经细胞之间的神经回路连接。
结果,受试小鼠开始回避从未攻击过自己、原本并无厌恶感的另一只小鼠。这表明,通过强化神经回路连接,可将相识与恐惧相关联,人为更新对对方的厌恶情绪。
奥山教授表示,目前已有多种用于抑郁症研究的抑郁小鼠构建方法:持续遭受其他个体攻击、隔着铁丝网遭到攻击,甚至隔着铁丝网与曾攻击过自己的对象对峙,都会使小鼠抑郁。这类实验从人类视角看很残酷,但已有研究报告显示,抑郁症患者的杏仁核与伏隔核活动水平会升高。
奥山教授解释,本次通过人为调控小鼠的攻击性,模拟再现了“昔日亲近对象突然发起攻击”的情况,建立了一套研究个体对特定他人情感变化的新型行为实验范式。他表示:“未来展望方面,我们期待能催生以海马体腹侧CA1—杏仁核—伏隔核神经回路为靶点的社交焦虑障碍(SAD)与抑郁症新型治疗策略。”
通过光遗传学技术调控脑区活动,观测小鼠社会性行为的实验场景(供图:奥山辉大教授)
本次研究成果与社交焦虑障碍、抑郁症新型治疗策略等后续研究的概念图(供图:奥山辉大教授/东京大学定量生命科学研究所·奥山研究室)
“他者记忆研究”十余载成果累累
奥山教授在本次研究成果的新闻发布会上表示:“我的研究始于研究生时期。”在东京大学攻读研究生期间,他发现了雌性青鳉偏好选择自己周围熟悉的雄性作为配偶的现象。这篇“阐明青鳉恋爱机制”的论文2014年发表在《Science》上。
完成该论文撰写后,奥山教授未待刊发便于2013年赴美,进入了美国麻省理工学院(MIT)教授、诺贝尔生理学或医学奖得主利根川进博士的研究室(利根川博士于2026年7月11日逝世,享年86岁)。在美研究期间,他持续开展他者记忆机制研究,与利根川博士共同明确了“他者记忆存储于海马体腹侧CA1区域”,并于2016年9月在《Science》上发表论文。
此后,奥山教授于2017年回到当时的东京大学分子细胞生物学研究所(现定量生命科学研究所),2023年,他在小鼠大脑的“前额叶”中发现了同时承载自身与他人信息的神经细胞,揭示了共情的大脑机制。
2024年7月,他发现自闭症谱系障碍(ASD)的症状由海马体特定区域的异常引起,研究成果发表于英国科学期刊《Nature Communications》上。2025年8月,他阐明了他者记忆的运作逻辑:有关对象(个体)本身的信息,以及性别、品系等属性信息,由不同神经细胞分别响应并协同发挥作用,相关论文已发表在《Science》上。
奥山辉大教授
探究“人与人联结”的脑科学
就这样,奥山教授与年轻研究人员一道,以“他者记忆(社会性记忆)”为关键词深耕十余年,持续积累了研究成果。本次研究成果提出了一个新的视角:在脑内不同区域输入的他者记忆与情绪,会通过神经回路完成更新与重塑。
尽管这一系列研究的成果均来自动物实验,但研究对象已从“记忆他人的脑机制”拓展至“对他人产生好恶的脑机制”,并首次从神经回路网络层面揭示了这一过程。研究的指向十分明确,即“人与人的联结”与“人际关系”。
未来,脑科学的发展备受期待,其进步将为友情、恋爱、家庭关系等基础人际关系,以及自闭症谱系障碍、创伤后应激障碍(PTSD)、社交焦虑障碍、抑郁症等伴随社会复杂化产生的各类“心理课题”的应对方案作出贡献。
奥山研究室(2026年度)最新成员合影。成员间彼此熟识,拍摄主题为:“即便大家各自朝着不同的方向,但只要和研究室的目标方向一致,便无妨”(供图:奥山辉大教授/东京大学定量生命科学研究所・奥山研究室)
传承利根川博士的研究遗产
奥山教授的“恩师”——利根川进博士于7月11日辞世,享年86岁。利根川博士不仅凭借免疫学研究斩获诺贝尔奖,更引领了全球脑神经科学研究的发展。麻省理工学院在官网发文称:“我们失去了一位伟人。他留下的科学遗产,将在未来多年间持续塑造神经科学的发展面貌。”
接到恩师的讣告,奥山教授表示:“我从利根川老师身上学到了作为科学家的立身之道。能有今天的我,由衷感谢老师的栽培。今后我也会像老师那样,不忘对生命现象的好奇心,持续开展研究。”
利根川博士开辟的道路,正在被年轻一代研究学者传承着。
已故利根川进博士(供图:理化学研究所)
原文:内城喜贵/科学记者/JST Science Portal 编辑部
中文:JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊:Science
论文:Neural circuits for valence updating in social memory
DOI:10.1126/science.adx8231
【相关文章】
东京大学研究团队:对他人的记忆靠大脑神经细胞相互作用形成
东京大学发现自闭症患者海马体异常,导致难以记住别人


