浙江大学胡海岚课题组在《科学》杂志发表长文揭示“胜利者效应”的脑机制

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在我们的生活中，竞争无所不在。是什么造就了社会博弈中的胜利者，这背后有着怎样的神经生物学机制和原理？众所周之，影响社会竞争的输和赢，既有内在，也有外在的因素。内在因素除了身体力量等先天物理因素，更多与个体的精神力量相关：比如在竞争中的勇气、信心和坚持不懈的持久耐力。而外在因素中很重要的一点是个体之前经历过的输赢历史。拳王泰森曾经锒铛入狱，出狱后重新摘得拳王桂冠并非易事。他的经纪人巧妙地为他安排了两场与实力较弱对手的对抗赛。在赢得这两场比赛之后不久，泰森就战胜了实力强悍的对手，重新获得拳王桂冠。泰森的经纪人按排的战略，利用的就是心理学中的“胜利者效应”：先前的获胜经历会使之后的胜利变得更加容易。然而“胜利者效应”的神经科学机制还罕为人知。

2017年7月14日，浙江大学求是高等研究院系统神经与认知科学研究所和医学院神经科学研究中心的胡海岚研究组在《科学》杂志以长文(Research Article)形式发表了题为《胜负经历重塑丘脑到前额叶皮层环路以调节社会竞争优势》的文章。该文章采用测试小鼠社会竞争的行为学范式：钻管测试和热源争夺测试，并结合在体多通道电生理记录，光遗传学、药理遗传学调控，以及在体神经可塑性记录和光诱导突触长时程性增强、减弱等前沿神经生物学研究手段，阐明了前额叶皮层调控社会竞争中输赢的机制，并发现中背侧丘脑-前额叶皮层这一神经环路介导“胜利者效应”。

六年之前，胡海岚研究组曾经在《科学》杂志发表文章，提出钻管测试这一行为范式可以体现小鼠的社会等级关系，并提示大脑内侧前额叶这一脑区的神经活动可以调节小鼠在社会竞争中的地位(Wang et al., 2011)。在新的工作中，为了进一步探究在社会竞争中输赢决定的神经科学机制，胡海岚研究组的博士生周亭亭和朱鸿在小鼠进行钻管比试时对其前额叶皮层进行了多通道的在体电生理记录。通过对行为和和单细胞神经活动的相关性分析，她们发现前额叶皮层的神经元的活动在小鼠消极后退时没有变化，但当小鼠付出”努力“（推挤和抵抗）时有显著增强。当她们利用药理遗传学手段降低小暑前额叶皮层活动性时，观察到小鼠在钻管测试中的推挤行为显著减少，并且降低了等级地位。反之，利用光遗传学的方法（一种利用激光来瞬时、特异激活神经元的手段）激活前额叶皮层使小鼠在钻管测试中主动发出更多的推挤，使原先低等级小鼠战胜原先高等级的对手，实现”逆袭“。

在使用光遗传学激活小鼠前额皮层使之赢得钻管测试的实验中，她们观察到后续不给光时，有些小鼠会维持升高的等级，而另外一些小鼠会恢复原先的等级。这一现象引起了她们的强烈兴趣，通过仔细对比分析这两类小鼠的输赢经历，她们发现维持等级的小鼠先前有6次以上被光诱导而战胜对手的经历，而光照小于5次的小鼠大部分都恢复了原先的等级。这种先前胜负经历影响后续比赛输赢的现象恰恰体现了心理学中的“胜利者效应”。

为了进一步探索“胜利者效应”的神经环路机制，周亭亭等巧妙地结合光遗传学的方法记录了从中缝背侧丘脑投射往前额叶皮层的神经环路在重复胜利经历前后的变化，发现重复的胜利经历显著地增强了该神经环路的突触（神经细胞间传递信息的关键结构）连接的强度。之后她们又利用光遗传学人为诱导造成这个环路上长时程的突触增强（LTP），发现这种突触连接的增强足以长时间提升小鼠的等级地位。反之，诱导长时程突触连接的减弱（LTD）使胜利者效应完全消失。这一系列实验充分必要地证明了成功经历会重塑中缝背侧丘脑到前额叶皮层的突触连接强度，从而影响后续竞争中的表现。

为了观察竞争优势是否能够迁移到不同的行为范式中，胡海岚课题组的研究生范郑晓又建立了新的测试等级的行为学范式－－热源争夺测试：同笼四只小鼠在寒冷环境中会去争夺温暖的窝。有意思的是，在钻管测试中获得重复胜利经历的小鼠，在热源争夺中也会更容易获胜。这一结果首次说明”胜利者效应“可以从一种行为学范式迁移到其他的行为中。

这项研究结合了行为学、电生理、光遗传等多层次手段，首次确定了前额叶皮层对社会竞争的动态控制，第一次发现了哺乳动物大脑中“胜利者效应”的神经环路，并且发现了”胜利者效应“在不同行为学范式中的迁移效应。由于社会竞争造成的社会地位与健康状况息息相关，这为研究社会行为相关的疾病提供了治疗思路，并且为在竞赛中提高选手成绩的行为训练策略提供了理论依据。

该课题由博士生周亭亭，朱鸿和范郑晓等在胡海岚教授的指导下共同完成。其他的合作者包括中科院神经所的王征研究员，中科院深圳先进研究院的詹阳研究员和华师大的林龙年教授等。课题受浙江大学985基金、科技部973项目，中国科学院先导计划B，神经科学国家重点实验室、国家杰出青年基金等资助。