我们的行为受到“内部状态”的驱动，例如焦虑，压力或口渴 - 这将强烈地影响和激励我们的行为。关于这些状态如何由复杂的大脑电路代表，包括诸如扁桃体的皮质下结构，已经知之甚少。在最近发表在“科学”杂志上的一项研究中，Friedrich Miescher生物医学研究所(FMI)的AndreasLüthi小组使用深部脑成像技术监测活跃小鼠的杏仁核活动，并揭示编码行为状态的神经元动态。

当老鼠饿了，它就会觅食;当它焦虑时，它将停止探索其环境并冻结或逃离。已经详细研究了这种内部状态如何与动物的行为相关联。然而，关于大脑如何编码和控制内部状态知之甚少。

JanGründemann是Lüthi小组的SNF Ambizione研究员，现在是巴塞尔大学的教授，与Lüthi小组的博士后计算神经科学家Yael Bitterman一起研究自由移动小鼠杏仁核的神经元活动。在各个州。杏仁核是一种小杏仁状的脑结构，被认为是通过与许多大脑区域的广泛联系来调节情感，稳态(饥饿和口渴)和社会行为的枢纽。建议杏仁核在大脑状态的协调中发挥作用，但这种作用尚不清楚。

使用微型显微镜成像技术，Gründemann和Bitterman在不同环境中跟踪小鼠杏仁核中的神经元活动，这些环境促使各种内部状态和行为。结果是相当出乎意料的：研究人员发现了两个大型的拮抗神经元 - 称为集合体 - 在相反的行为状态下活跃：当小鼠探索它们的环境时，神经元集合1是活跃的;当他们没有探索时(意味着他们处于非探索性的防御状态)，神经元合奏2是活跃的。

令人惊讶的是，合奏的活动与通常与焦虑状态相关的空间区域不一致，例如开放场地中的安全角落。此外，科学家们并未预期复杂的内部状态及其行为将在杏仁核中以相对简单，低维度的活动模式进行编码。总之，该研究表明，所识别的两个神经元集合编码相反的瞬间状态变化，特别是关于探索性和防御性行为，但不提供动物全局焦虑水平的测量。

“这项研究的强大之处在于我们设法直接询问了大脑对小鼠所处的情感状态，”Lüthi说。“如果我们想了解一种行为，我们需要了解大脑!仅仅根据标准化的行为观察得出结论可能会产生误导 - 正如我们所能表现的那样。”作为下一步，Lüthi小组希望更多地了解这些活跃的合奏如何在杏仁核中出现，以及它们如何影响大脑中的其他区域。

这些发现能否与人类焦虑症有关?“内部状态的编码 - 例如焦虑 - 可能在人类中以类似于小鼠的方式起作用，”Lüthi说。“可以想象，在患有焦虑症的人中，神经元集合之间存在着不同的内部状态编码。在精神疾病的动物模型中检验这一假设将会很有趣。”