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做愛吧!不要征戰:性與暴力的神經機制

“make love, not war” 或許這口號比我們所想像的,
還更深層地烙印在我們的神經系統之中。

文 / Yuting Chang(中央大學認知神經科學研究所)

當提到「暴力」、「侵略」以及「衝動」這些字眼時,大概沒有多少人會對它們產生正面的聯想,然而這樣的行為卻在演化上被大量的保留於無數的物種之中,畢竟不論在覓食、捍衛領域或是尋求伴侶,都可能需要強勁的攻擊能力;不過是甚麼樣的機制讓個體只在適當的「時機」對適當的「對象」進行攻擊?不同行為的輸出又是怎麼被神經系統所選擇的?

credit: CC byDavid Kingham@flickr

credit: CC byDavid Kingham@flickr

1973 年與 Karl von Frisch 以及 Konrad Lorenz 同獲諾貝爾生理醫學獎的動物行為學家 Niko Tinbergen 曾根據他對三棘魚的觀察,為不同行為之間的關係提出驚人的假說。他認為動物的行為是依據階層 (hierarchy) 的形式所建構。以下圖為例,「僵住」與「逃跑」皆屬於「防禦行為」的分類群,而「築巢」與「交配」則屬於「生殖行為」的分類群,這項假說背後暗示在神經解剖上,「僵住」與「逃跑」兩種行為的神經迴路或腦區可能比起「僵住」與「築巢」相比時更為靠近。此外,同一類群下的同一階層行為間可能有相互抑制 (reciprocal inhibition) 的現象,換言之,個體不是逃跑就是僵住,兩個行為不太可能同時發生。面對不同的環境變化時 (季節、溫度或是交配對象、競爭者、掠食者的出現) 會誘發不同分類群的行為與階層,最後引導出某一特定的行為。相當重要的是,儘管攻擊行為出現在在許多動物的防禦行為中。Tinbergen 卻將「戰鬥與攻擊行為」定義在「生殖行為」的分類下,

如圖所示:

p1

Kollack-Walker 和 Newman (1995)在倉鼠的研究中發現,位在下視丘腹側 (Ventrolateral subdivision of the ventromedial hypothalamic nucleus, VMHvl),一個以往被認為負責生殖行為的腦區,同時在「交配」以及與「雄性間相互攻擊」時都產生了活化,但活化的情形並不相同。

David Anderson的研究團隊則進一步在小鼠的實驗中,證實了VMHvl同時存在著「交配時活化」、「攻擊時活化」以及「交配及攻擊時皆會活化」的神經元。

電生理紀錄

實驗一開始雄鼠被單獨置放於一個實驗空間,接著實驗人員將另一隻雄鼠也放進同一個箱子內,這時,某些位於VMHvl的神經元會產生劇烈的活化,從行為上也可以看見這隻原本就待在箱子裡的雄鼠開始攻擊這個雄性入侵者;有趣的是,當實驗人員放進去的是雌鼠時,某些負責攻擊行為的VMHvl神經元竟是完全的悄然無聲 (研究人員將神經元電生理紀錄到的訊號轉換成聲音訊號,藉此了解神經活化的狀況與行為的關係)。這樣的結果暗示著雌性的出現以及隨後的交配行為引發了某種「抑制」的機制,將雄鼠原本的攻擊迴路給凍結了。

光遺傳學實驗

僅憑藉電生理的紀錄只能建立VMHvl神經元與行為的相關,仍不能肯定的宣稱是這些神經元的活動變化造成不同的行為。為了進一步確認這些神經元與攻擊行為的因果關係,研究人員利用光遺傳學的技術,使得特定的神經元表達光敏感受器,那些表達光敏感受器的神經元就能夠被植入腦部的光纖所任意的操弄,光一打開,特定的神經元便會因為光的誘發而產生電衝動(或被抑制)-可以參考:Ed Boyden: 為神經元安裝發光的配備基洛.米辛博的基因改造大腦。實驗的結果發現,當光線照射到這些VMHvl 神經元後,果然立即可以觀察到雄鼠產生一個明顯的攻擊行為,而且一旦這些神經元被活化,攻擊的對象彷彿便喪失了某種程度的專一性,不論當時的入侵者是已經被閹割的雄鼠、或是可以與牠做愛的性感雌鼠,甚至是一隻橡膠手套都將成為這隻抓狂雄鼠的攻擊目標。

然而這個實驗最有趣的還不僅於此,同樣是在雌鼠進入箱子中,在牠們相遇的不同時期利用光將VMHvl負責攻擊行為的神經元開啟,卻有全然不同的結果。這項分析發現,當雄鼠和雌鼠才剛相遇而尚未開始交配時開啟光源,雄鼠有超過80%以上的可能仍然會攻擊雌鼠;但等到牠們已經開始交配的時候再開啟光源,雄鼠的腦似乎就不怎麼聽從這些神經元的使喚,攻擊的機率低於40%;重頭戲來了,當進入了交配的尾聲,最後雄鼠射精了之後,這時再開啟光源──你沒有猜錯,雄鼠攻擊雌鼠的機率瞬間回升到80%附近,且與交配前的那一組數據沒有統計上的顯著差異。

對精神病學的啟示

這些實驗結果確實支持了Tinbergen半個世紀以前就提出的階層式行為假說,參與「性」及「攻擊」行為的神經基礎確實相當緊密,且相互牽制。

Anderson指出演化驅使這兩個看似南轅北轍的行為有如此的關聯,可能是為了防止交配時雄性對雌性進行不當的攻擊。回到人類來看,極端且可能傷害他人的性暴力行為很有可能就是這個相互牽制的神經迴路發生了問題──暴力與性同時發生。檢視人類中許多相關的反社會病態人格以及異常的性暴力行為,是否也有同樣的神經迴路發生異常,是下一步科學家需要藉著腦造影或其他更多新的技術探索的,若結果是肯定的,那麼將需要更多的努力去釐清從遺傳到環境的各種因子中,如何塑造出這樣的迴路,影響個體的一生。

後記:皆與「性」有關?

除了暴力與性的關係,其他從生殖到情感等各種相關行為一直是生物學與心理學領域極度令人振奮的研究主題,近年來更有學者呼籲所有神經科學的研究都應該嚴謹的考慮性別差異的存在(Cahill, 2006; Jazin & Cahill, 2010)。儘管相較於許多更複雜的人類認知功能,這些行為在演化上是這麼的原始而單純,我們對它的了解卻依然相當有限。然而隨著一項又一項研究技術與方法的突破,我們越來越能夠把抽象的心智與觸摸得到的神經系統給連結起來。藉著神經科學與心理學攜手合作,努力抽絲剝繭,釐清行為多樣性背後的生理機制和演化上的意義,這顯然比某些人高談闊論妄想中的「雲霧」或「魂結」還要來得更有建設性許多。

研究原文:

  1. Anderson, D. J. (2012). Optogenetics, sex, and violence in the brain: implications for psychiatry. Biological psychiatry, 71(12), 1081-1089.  
  2. Cahill, L. (2006). Why sex matters for neuroscience. Nature Reviews Neuroscience, 7(6), 477-484.
  3. Jazin, E., & Cahill, L. (2010). Sex differences in molecular neuroscience: from fruit flies to humans. Nature Reviews Neuroscience, 11(1), 9-17.
  4. Kollack-Walker, S., & Newman, S. W. (1995). Mating and agonistic behavior produce different patterns of Fos immunolabeling in the male Syrian hamster brain. Neuroscience, 66(3), 721-736.
  5. Lin, D., Boyle, M. P., Dollar, P., Lee, H., Lein, E. S., Perona, P., & Anderson, D. J. (2011). Functional identification of an aggression locus in the mouse hypothalamus. Nature, 470(7333), 221-226.
  6. Tinbergen, N. (1951). The study of instinct.

關於作者

活躍星系核

活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。