您是否曾经在开车时被切断并发现自己咒骂并按喇叭?或者从漫长的一天工作回家，猛烈抨击谁没有洗碗?从轻微的愤怒到我们在新闻中看到的毁灭性暴力，侵略行为可能难以理解。

研究产生了关于愤怒如何在大脑中起作用的令人费解的悖论。但加州理工学院的一项新研究开创了下丘脑机器学习研究技术，揭示了关于攻击性本质的意想不到的答案。

下丘脑是一个大脑区域，与许多先天的生存行为有关，如交配、狩猎和战斗或逃跑反应。长期以来，科学家们一直认为，下丘脑中的神经元具有功能特异性——某些神经元组与特定行为相关。

这似乎是交配行为的情况，其中下丘脑内侧视前区(MPOA)中的神经元群在受到刺激时会导致雄性小鼠安装雌性小鼠。当安装行为自然发生时，这些相同的神经元是活跃的。合乎逻辑的结论是，这些神经元控制着小鼠的安装。

但是，研究人员在观察控制下丘脑另一部分VMHvl攻击性的类似神经元时发现了一个不同的故事。这些神经元可以被刺激导致雄性小鼠攻击另一只雄性小鼠，但是当在自然战斗小鼠中观察到相同的神经元时，它们没有表现出特定的活动。这个悖论表明，在侵略方面正在发生一些明显的事情。

现在，加州理工学院的一项新研究提供了对愤怒的独特神经机制的见解，并表明更具攻击性的倾向被编入小鼠大脑的回路动力学中。

这项研究于1月5日发表在《细胞》杂志上，在西摩·本泽生物学教授、天桥和陈氏神经科学领导研究所、霍华德·休斯医学研究所研究员、天桥和陈氏神经科学研究所所长大卫·安德森的实验室进行。这项研究是与安·肯尼迪(Ann Kennedy)持续合作的一部分，安·肯尼迪(Ann Kennedy)是一位理论神经科学家，也是安德森实验室的前博士后研究员，现在是西北大学神经科学助理教授。

该研究的主要作者，加州理工学院研究生Aditya Nair应用机器学习模型来分析实验数据并发现大脑活动中隐藏的模式。

“我们使用机器学习来拟合动态系统模型来记录来自小鼠的神经数据，”Nair说。“从本质上讲，动力系统就像计算机中的人造小鼠大脑，反映了我们的实验观察结果。然后，我们深入研究了这个模型，以了解这数百个神经元如何相互交谈。通过应用降维和物理学的其他分析技术，我们最终能够看到引起攻击性的神经信号和计算。

该分析揭示了大脑中的“线吸引子” - 从复杂神经系统中出现的模式的数学表示。在能量景观中绘制图形时，线吸引子形成槽的形状。虽然低谷不是大脑中的物理结构，但它表明动力系统中发生的能量流动。

“发现线吸引子是令人兴奋的，因为它首次显示出与侵略性升级相关的神经，这是一个具有重要社会影响的关键发现，”Nair解释说。

当在实验期间将另一只雄性小鼠引入笼子时，小鼠通常表现出攻击性行为。它们的行为从威胁性展示升级为全面攻击，这是一种滑动规模的轨迹，现在可以用线吸引子动力学来解释。

随着神经活动沿着线吸引子槽进行，小鼠的攻击性增加。槽的形状使大脑很容易调节攻击性——就像一个可以调高或调低的音量拨盘。如果“音量”过高，动物就会攻击。这种调节可能作为一种进化适应，迫使动物在进入潜在的致命战斗之前测量攻击性的表现并测试水域。

线吸引子的发现也出乎意料地与攻击性的个体差异相关。该研究的动力系统模型显示，愤怒和攻击速度更快的小鼠具有更深的线吸引子槽，这表明攻击性气质反映在大脑的结构中。

由于这些实验室小鼠在遗传上是相同的，因此这些个体差异一定是由于表观遗传因素造成的，其性质仍有待发现。

虽然在“高级”大脑区域(如皮层或海马体)中发现了吸引子动力学，通常与运动控制和记忆有关，但这项研究是最早使用动态系统方法来理解深部大脑社会行为的研究之一。

吸引子动力学会成为其他内部情绪状态背后的驱动力吗?我们控制自己的情绪，还是它们控制我们?这项研究的结果唤起了问题和未来的研究方向，为情绪障碍的治疗药物开发打开了大门，并提升了我们对下丘脑如何编码攻击性的理解。