面對壓力與威脅，要逃？還是要戰？——小鼠大腦研究
■試著設想，你一個人走在偏僻的鄉道上，遠方有幾隻狗，突然開始朝著你的方向大聲吠叫與齜牙咧嘴，頗有威嚇的意味。由於這條鄉道沒有別的岔路，兩旁都是田地，此時，眼見狗群逼近，你會選擇：（1）轉身離開或跳入田裡；或者是（2）昂首迎戰？
撰文｜莊宇真
縱使多數的人，在落單的情況下，面對狗群的威脅，都不會認為自己有贏面；然而，確實會有人會傾向選擇迎戰。究竟是什麼樣的腦內機制讓我們做出不同的決定？史丹佛大學神經生物學系Huberman實驗室裡的Lindsey Salay博士生，帶領研究團隊，以小鼠（mice）為研究對象，對此機制進行更深入的研究。本篇研究於2018年5月刊登於 Nature。
●危險重重的小鼠人生
引言中，在人類的情況劇裡，我找了一群兇惡的狗來當作威脅。不過，對於像小鼠這樣的囓齒類動物而言，存在於生活裡的威脅比起人類可是多得多了。源自野外生活的天性，囓齒類會懼怕從天而降的掠食者（例如：老鷹、貓頭鷹）。因此，當老鼠行走在開闊區域，一旦察覺到頭頂上有動靜，將必須在瞬間做出決定 – 無論是停住不動（好讓空中的掠食者不易偵測到）、就地尋找掩蔽、或乾脆拔腿就跑。
為了瞭解大腦在面對視覺威脅時的反應，Salay使用實驗室裡另一位博士研究員Melis Yilmaz Balban數年前設計的「有掠食者隱約逼近的研究方法」（looming predator’s approach） - 由一個20加侖的水族箱，在箱頂安裝了影像屏幕，透過在屏幕上播放一個逐漸延展的黑色圓盤，模擬猛禽威脅的逼近。
首先，Salay找出當「掠食者隱約逼近」時小鼠腦部較活化的區域，將這個區域稱為「腹側中線視丘」（ventral midline thalamus, vMT）。接下來，Salay再對於vMT區域進（input）與出（output）的訊號進行定位，發現input是來自所有參與內部腦狀態（internal brain states）的感覺訊號；相較之下，output則有高度的選擇性。
研究團隊追蹤output訊號到兩個主要的目的地，分別是：「杏仁核體基底外側核區域」（basolateral amygdala, BLA）與「內側前額葉皮質」（medial prefrontal cortex, mPFC）。當output傳遞到前者時，產生的反應與杏仁核負責處理威脅偵測與恐懼的功能息息相關；而傳遞到mPFC時，則與高層次的執行功能與焦慮相關。研究團隊在追蹤訊號的過程中，進一步在vMT區域找出兩個不同的output訊號區域，分別是output訊號到杏仁核體基底外側核區域（BLA）的「劍突核」（xiphoid nucleus），以及送訊號到mPFC的、緊緊包圍在劍突核外圍的「結合核」（nucleus reuniens）。
接下來，研究團隊使用病毒技術來操縱小鼠大腦的vMT區域，刺激特定區域（劍突核or結合核）發出訊號。研究發現，僅刺激劍突核時，會使小鼠在遇到模擬猛禽威脅逼近時，大幅增加牠選擇靜止在原地不動或躲藏的傾向；相對地，若是僅活化從結合核發出訊號至mPFC的路徑時，則會強化小鼠的攻擊性，包括：搖響尾巴（rattle tail）（意味著宣戰）、持續在寬闊區域跑動（不躲藏），這些反應在小鼠面對此種威脅時是很罕見的。
●研究的後續應用--可以不戰也不逃嗎？
在另一個實驗裡，研究人員在放出「掠食者隱約逼近」的影像前30秒，事先刺激小鼠vMT結合核，結果小鼠依舊會出現搖響尾巴與在空曠區域跑動的行為。這個研究結果意味著，從結合核送到mPFC的訊號，會誘發大腦內部狀態的改變，使小鼠的行為傾向大膽（不顧後果）。同時，此種腦內部狀態的改變，應該是屬於自主神經系統的激發（arousal）；最主要的證據是，無論是刺激vMT整體或是單獨刺激結合核，都可觀察到小鼠瞳孔變大的情形，這是交感神經活化時的反應。而自主神經系統同樣也是主司生物「戰或逃」（Fight-or-flight）反應的重要系統。若是使小鼠反覆接觸「掠食者隱約逼近」的影像，小鼠會逐漸習慣，vMT區域的自主活化也會隨之降低。
研究團隊希望藉由此研究，對部分與人類大腦功能相關的疾病，找出可能的治療方法。根據此篇研究的資深研究者、同時也是Huberman實驗室主任的Andrew Huberman博士推測，由於在人類的大腦中，也有同等於小鼠vMT區域的結構，各類恐慌症（phobias）、持續焦慮、與創傷後症候群（PTSD），很可能是在一些因素的影響下，導致vMT區域一直處於有壓力（有威脅逼近）而不斷送出訊號的狀態。
在這樣的假設下，可以衍生出兩種治療策略：（1）減少vMT區域的訊號。例如在Huberman博士的其他研究裡，嘗試在使病人在注視特定壓力來源時，同時進行深呼吸與放鬆的練習法，希望能藉此調節大腦，降低面對特定視覺影像時所產生的「威脅」感；（2）此外，則是本研究的重點，若是能改變劍突核與結合核訊號強度的平衡（逃走or宣戰），或許也能夠藉此改善面對壓力時的調適效果。
報導出處：Scientists find fear, courage switches in brain
參考文獻：
- Salay LD, Ishiko N, Huberman AD (2018). A midline thalamic circuit determines reactions to visual threat. Nature. doi:10.1038/s41586-018-0078-2
- Lin D (May 2, 2018). Connections that control defence strategy[Nature news & views]. Retrieved from https://www.nature.com/articles/d41586-018-04747-4
- 科學月刊 (May 3, 2018)。腹側內丘腦中關於膽小與英勇的開關。取自：http://bioforum.tw/modules/tadnews/index.php?nsn=6212
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作者：莊宇真，畢業於交通大學科技法律研究所，
