2017年，在拉斯維加斯曼德勒海灣酒店32層的狙擊點，一名獨狼槍手用大威力步槍向一群音樂會觀眾發射了1000發子彈，造成58名無辜者喪生，869人受傷。在犯罪現場自殺後，這名大規模殺人犯的大腦被運往斯坦福大學，以尋求對這起墮落事件可能的生物學解釋。
科學家們在這樣的檢查中可能會發現什麼？事實上，很多。目前還沒有針對殺人行為的基因測試。但這類調查可以增加對大腦如何控制暴力的認識。神經科學家使用與追蹤負責其他複雜人類活動（包括行走、言語和閱讀）的大腦回路相同的實驗方法，現在可以精確定位暴力行為的潛在通路。這些新發現有助於揭示極端暴力行為（如拉斯維加斯慘案）的潛在機制，但也有助於解釋更為常見的路怒症，甚至是一位母親對孩子任何威脅的瞬間反應。
身體暴力，有時甚至是致命暴力，是大自然適者生存鬥爭的核心，所有動物都進化出專門的神經迴路來執行和控制攻擊性行為。在20世紀20年代後期開始的對貓的開創性實驗中，沃爾特·赫斯在下丘腦深處發現了一個位置，下丘腦是一個釋放暴力攻擊的大腦區域。事實證明，這裡也是其他強大的強迫性衝動和行為被啟用的地方，包括性、飲食和飲水。當赫斯使用插入溫順貓大腦的金屬絲電極刺激這個神經元結時，這隻貓立即開始發出嘶嘶的怒吼，攻擊並殺死籠子裡的另一隻動物。人類大腦也有這種相同的神經結構，稱為下丘腦攻擊區。
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這一發現引發了廣泛普及的“蜥蜴腦”概念，即人類的原始衝動源於一個進化上古老的神經核心，在適當的情況下，會引發野獸般的行為。自赫斯發現以來，近一個世紀以來，科學家們面臨的關鍵問題一直集中在哪些迴路進入大腦的下丘腦攻擊區域以啟用或抑制攻擊。相對較新的技術——光遺傳學（一種開啟或關閉神經迴路的實驗方法）和光纖攝像頭（穿入實驗動物的大腦以觀察暴力攻擊期間神經元的放電）使一些問題得以解答。事實上，現在有可能識別憤怒和攻擊迴路。
出於倫理原因，追蹤暴力行為神經迴路的大部分研究來自動物研究。在將動物研究中使用的術語應用於人類行為和情感時，必須謹慎，但人類和其他脊椎動物的暴力行為之間存在明顯的相似之處。在任何動物中，進行身體攻擊都可能危及生命，因此這種行為受到嚴格監管，並且僅在對特定型別的感知威脅做出反應時才表現出來。
人類和其他動物本能地使用暴力，甚至致命的攻擊來獲取食物、保護幼崽或保護自己免受身體傷害。但是，對於任何這些暴力行為——例如，殺死獵物與保護幼崽——都有不同的神經連線在起作用。
此外，許多動物是高度社會化的物種，而攻擊性是社會秩序建立和維持的方式——想象一下公羊用頭撞擊以確定哪隻公羊可以與母羊交配。對於人類來說，死刑、監禁和強制剝奪資源（罰款和吊銷特權）都是維持社會秩序的成文形式的攻擊行為。保衛領土、保護群體成員和競爭是其他相似之處，使科學家能夠從實驗動物的研究中推斷出人類每種不同型別攻擊行為的神經迴路。
從心理學的角度來看，人類的攻擊性可能由看似無窮無盡的挑釁和動機引發，但從神經科學的角度來看，大腦中只有少數特定的神經迴路負責這種行為。識別它們並瞭解它們如何運作仍然是一項正在進行的工作，但承擔這項任務至關重要。經過漫長而殘酷的生存鬥爭，暴力攻擊能力深深地銘刻在我們的腦海中，但它常常因疾病、藥物或精神障礙而失靈，並可能導致悲慘的後果。
攻擊性的神經迴路
使用暴力武力的決定充滿風險，在一個人爆發之前，一套複雜的神經迴路會廣泛地延伸到大腦的各個區域並變得活躍。為了理解攻擊性的解剖結構，可以將人腦視覺化為具有蘑菇的結構。覆蓋蘑菇傘狀部分的薄皮相當於大腦皮層。皮層只有三毫米厚，是高階認知功能的中心——是使我們成為人類的本質。它還參與感覺運動整合（觸發動作的感知），甚至意識本身——並且它在動物決定是否表現出攻擊性行為方面起著關鍵作用。
杏仁核是一種位於大腦皮層深處的神經結構，它快速評估感覺輸入以尋找可能的威脅，它將位於蘑菇柄的頂部，在那裡，椽子狀的鰓向外輻射以支撐傘蓋。杏仁核具有廣泛分支的傳入和傳出連線，從大腦皮層延伸到下丘腦。杏仁核這種杏仁狀結構充當進入大腦的感覺資訊的中央中繼點，以及來自大腦皮層的輸入，這些輸入傳達決策和其他高階資訊處理的結果。
下丘腦也位於蘑菇柄的頂部，它是大腦的核心區域，無意識地控制著自動的身體功能，包括心率、體溫、呼吸、睡眠週期、注意力和垂體釋放激素。它是產生情緒驅動以發起攻擊的地方。人腦腦幹類似於蘑菇柄，資訊透過脊髓傳入和傳出大腦。為了準確地描繪這種類比，重要的是要記住人腦是一個成對的結構，具有獨立的左右半球。例如，杏仁核在左右腦兩側都有。
控制攻擊性行為的多個區域使大腦能夠快速或緩慢地思考以應對威脅。然而，後者更深思熟慮的反應是兩者中最複雜的，前額葉皮層對於此類決策至關重要。神經科學家西蒙娜·莫塔和她在聖保羅大學牛頓·薩比諾·坎特拉斯實驗室工作的同事在2013年的一項研究中捕捉到了熟悉的“熊媽媽”反應的生物學細節，這種反應絕不僅限於母熊。
研究人員在顯微鏡下觀察了一隻母鼠的下丘腦，當時一隻雄性入侵者進入了關著母鼠和她新生幼崽的籠子，導致母鼠發動攻擊。在染色屍檢腦組織後，他們在微小的下丘腦攻擊區中識別出一種名為Fos的蛋白質。透過顯微鏡觀察，該區域似乎被黑色墨水筆點綴過。Fos的突然出現（以黑色染色表示）是由於攻擊區域的神經元在母親被激怒襲擊入侵者時，快速合成蛋白質而產生的。
當在入侵者進入之前，從下丘腦攻擊區域移除這簇神經元（稱為腹側乳頭前核）時，莫塔的研究小組發現，母親不太可能以防禦性攻擊做出反應。但是，破壞這些神經元並沒有影響母親對捕食貓或其他威脅的反應。赫斯近一個世紀前的電極過於粗鈍，無法揭示嵌入下丘腦攻擊區域內部的精細亞迴路。新的分析方法正在提供更詳細的圖景。
為了使該區域被雄性入侵者啟用，必須接收、處理有關攻擊者的感覺資訊，並透過下丘腦傳遞。所有主要感官都透過單獨的神經通路進入大腦：視覺輸入透過視神經到達，嗅覺透過嗅覺神經到達。傳入的感覺資訊到達大腦皮層，在那裡對其進行分析以提取刺激的詳細特徵，並且每個相應的感覺的相應訊號被髮送到另一個更專業的皮層區域。例如，頭部後部的視覺皮層將提取物體相對於更廣闊的視野的形狀、顏色和運動，然後將該資訊傳遞給其他皮層區域，這些區域將感知帶到我們的意識中——例如，允許識別熟悉的臉孔。
但是，這種複雜的資訊處理形式，像在裝配線上組裝汽車一樣，按順序接合幾個不同的皮層區域，需要時間。面對突然的威脅，一個揮向你下巴的緊握的拳頭，處理視覺輸入並有意識地感知它所需的時間太慢而無法躲避這一擊。因此，已經進化出一條高速皮層下通路，該通路募集杏仁核，以便將傳入的感覺輸入快速傳輸到大腦的威脅檢測迴路。來自感官的流入在到達我們的大腦皮層和有意識的意識之前到達杏仁核——這就是為什麼我們會躲避並拍開突然闖入我們視野的流浪籃球，然後在稍後詢問，“那是什麼？” 突然侵入我們個人空間的物件被視為威脅，即使我們無法形成其準確的影像。類似於安全系統中的運動檢測器，杏仁核檢測到一個不應該在那裡出現的物體，並且它迅速啟用攻擊性反應以應對威脅。
人類嚴重依賴視覺，但嗅覺對於許多動物來說更為重要。在莫塔的實驗中，氣味最有可能提醒母鼠的威脅檢測機制注意雄性入侵者，並且該資訊可能已迅速傳遞到下丘腦攻擊區。在顯微鏡下搜尋杏仁核，科學家們在那裡看到了兩個斑點，它們在入侵者的攻擊反應中被Fos清晰地染色。杏仁核中的這兩個位置（在內側杏仁核內）都接收來自嗅覺區域的輸入。下丘腦的乳頭前核區域（母性攻擊反應的中心）中的神經元已知僅對異性的氣味做出反應。
杏仁核的另一部分，後核，也顯示出大量的Fos染色證據。那裡的神經元具有激素檢測器（鹽皮質激素受體），可以將壓力與攻擊觸發器聯絡起來。在對攻擊性雄性大鼠的其他研究中，當這些受體被阻斷時，動物變得溫順。這種觀察部分解釋了給定情況的各個方面（無論是壓力還是其他因素）如何降低誘導攻擊的閾值。
人體實驗
所有這些研究的目的是確定啟用或關閉特定大腦區域是否會產生特定行為。然而，動物研究無法揭示任何由此產生的行為中涉及的實際感覺。用電極刺激大鼠大腦可能會引起疼痛，然後引發暴力反應，但無法暗示該反應是否直接來自與攻擊性相關的大腦中心的啟用。
不過，一些實驗已經在人類受試者身上進行，這毫無疑問地表明杏仁核會釋放出強烈的暴力情緒。在20世紀60年代，當已故的西班牙神經科學家何塞·曼努埃爾·羅德里格斯·德爾加多刺激一位正在平靜地彈吉他的女性的右杏仁核中的電極時，她停止了彈奏和歌唱，憤怒地扔掉樂器，並開始攻擊附近的牆壁。如此強大的情緒釋放暴力行為一定壓倒了競爭的衝動。決定發動攻擊的風險可能導致報復，使攻擊者面臨重傷或死亡的風險，或者在因害怕威脅而逃跑後引發羞恥感。
大鼠和人類盲目憤怒的神經基礎是廣泛的神經網路的一部分，該網路超越杏仁核以釋放暴力行為。研究人員在隔膜區（亞皮層邊緣系統的一部分）發現了一個位置，該位置在母鼠擊退入侵者以保護幼崽後會開啟。隔膜區驅動強烈的情緒反應，例如爆發性憤怒，並且在性行為和其他獎勵活動期間也很活躍。在20世紀50年代，詹姆斯·奧爾茲和彼得·米爾納表明，植入隔膜區電極的大鼠會按壓槓桿以向那裡的神經元提供電刺激，直到精疲力盡——每小時高達5000次。
來源：Body Scientific
已經對人類參與進行了與這些實驗類似的實驗。當德爾加多刺激患者的隔膜區時，他們突然被強烈的性感覺所淹沒，最終達到了性高潮。一位患者變得輕佻，甚至提出要嫁給治療師。
在現在被認為是不道德的1972年發表的研究中，杜蘭大學的精神病學家羅伯特·G·希思試圖“治癒”一位年輕人的同性戀。他將電極植入該男子大腦的隔膜區，使醫生或患者本人能夠在觀看異性戀色情電影和與妓女發生性行為時提供神經刺激，從而帶來性快感。希思報告說，受試者刺激自己達到欣快感。（然而，他的性取向仍然沒有改變。）
隔膜區這一部分的神經元（終紋床核，或BNST），在動物研究中，這些神經元在母性攻擊期間被啟用，也顯示出去甲腎上腺素的受體，去甲腎上腺素是一種參與應激反應的神經遞質。這個大腦區域連線到下丘腦，以控制自主反應和釋放激素，例如催產素或神經遞質多巴胺，這些激素調節壓力、情緒和焦慮：它也接收來自大腦皮層的輸入。
攻擊性的迴路既有高階控制也有低階控制。前額葉皮層可以抑制或刺激邊緣系統，根據高階認知處理區域中發生的審議來抑制衝動或發起暴力行為。來自前額葉皮層的這種“自上而下”的控制與它的“自下而上”的對應物形成對比，即對突然環境刺激的快速、反射性反應，例如當流浪籃球在沒有任何有意識的思想的情況下被彈開時。來自前額葉皮層到邊緣系統的連線較弱的動物和人會遇到衝動控制方面的困難。
大腦的獎勵中心，包括紋狀體和伏隔核（神經遞質多巴胺在那裡起作用），是攻擊性迴路的另一個組成部分。許多濫用和成癮藥物——例如，甲基苯丙胺和可卡因——會增加獎勵調節多巴胺以觸發此迴路。當雄性大鼠成功擊敗進入其籠子的入侵者時，該動物將反覆啟用一個槓桿以開啟通道，以允許入侵者再次戰鬥。如果多巴胺訊號傳導被藥物阻斷，雄性大鼠將停止發起另一場戰鬥。
攻擊性的獎勵方面，包括優越感和支配感，是這種行為的幾種形式的基礎，但特別是欺凌行為的享樂主義成分以及精神病態和殘酷的犯罪暴力。在現代社會，我們的食物需求由超市供應，成功殺戮帶來的缺失的獎勵感可以透過狩獵和釣魚等休閒活動來滿足。
性別差異
預測攻擊性行為的最重要因素是性別。根據聯邦監獄管理局2018年的統計資料，93%的囚犯是男性。攻擊性和男性之間的關聯在動物界很突出，這表明暴力和性別之間的關係具有強大的生物學基礎。激素對控制攻擊性行為的神經迴路的影響是一個重要因素，但對男性，特別是社會性哺乳動物（包括大多數靈長類動物）的選擇壓力，促進了增加攻擊性行為可能性的屬性，以尋求配偶、獲得更高的社會地位、獲取食物和保衛領土和部落。
加州理工學院的神經科學家大衛·安德森和他的同事研究了神經迴路，該神經迴路解釋了性別和暴力之間令人費解的關聯。他們的研究揭示了相同的大腦回路如何參與愛與恨等極端對立面的一部分機制。從生理學的角度來看，幾個共同特徵將攻擊性與交配聯絡起來。這兩種行為都會喚起強烈的喚醒狀態，並且在成功時會產生強烈的獎勵感。在自然界中，攻擊性和交配常常相互關聯，並且兩者都受到相似的環境影響和內部身體狀態的調節。例如，雄性動物在交配季節更具攻擊性。
人們早就知道，交配也受到下丘腦攻擊區的控制，並且在那裡放置電極的刺激可以誘導交配或攻擊性。研究人員使用Fos染色來識別高度活躍的神經元，發現小鼠在進行攻擊性遭遇或交配後，下丘腦中的細胞立即變得活躍。戴玉林在安德森的實驗室工作期間（之後成為紐約大學的教授），將微電極植入小鼠的下丘腦，發現神經元在戰鬥和交配期間嗡嗡作響——一些單個神經元在一個行為中放電，而在另一個行為中不放電，但有些神經元在兩種活動中都開啟。透過穿入光纖束以照射雷射束，雷射束使基因改造的神經元產生響應光線的電脈衝，林和她的同事們刺激小鼠發起攻擊或交配。他們使用雷射以不同的頻率驅動神經元放電，並在行為之間切換。
失去控制
使用實驗室的這些新發現來幫助解釋大規模殺戮仍然是一個理想的目標。但是，50多年前發生的一起事件可能啟動了一個調查過程，有一天可能會避免可怕的頭條新聞。1966年8月1日，查爾斯·惠特曼，一位陷入困境的前美國海軍陸戰隊隊員，刺傷並槍殺了他的母親，並在他們各自的家中用刀殺死了他的妻子，然後帶著裝有三把刀、700發子彈和七支槍的腳踏式儲物箱去了奧斯汀德克薩斯大學校園的一座塔樓。惠特曼從他的狙擊點殺死了14人，並造成30多人受傷。他留下了一張便條，要求在他死後研究他的大腦，以確定他是否患有精神疾病。
對兇手大腦的法醫分析發現，杏仁核附近有一個小腫瘤，多形性膠質母細胞瘤。專家組在其書面報告中承認：“這種高度惡性的大腦腫瘤可能導致他無法控制自己的情緒和行為”，但專家們無法確定癌症與惠特曼的大規模謀殺或他明顯的精神疾病有任何關係。畢竟，許多人遭受腦損傷和腫瘤，但他們並沒有變成暴力殺手；例如，參議員特德·肯尼迪和參議員約翰·麥凱恩都患有多形性膠質母細胞瘤。
到目前為止，尚未報告拉斯維加斯大規模殺人犯斯蒂芬·帕多克的大腦出現任何異常——而且可能永遠不會發現。如果病理學確實出現，仍然不可能找到腦腫瘤與滔天罪行之間的因果關係。此外，麥克阿瑟暴力風險評估研究的統計資料表明，患有精神障礙的人並不比其他人更有可能具有暴力傾向。
曼德勒海灣狙擊手的大腦中很可能不會發現神經系統異常。預測暴力行為的主要風險因素是年輕、男性、藥物濫用和較低的社會經濟地位。安大略省女王大學的希瑟·斯圖爾特在2003年的一篇綜述中指出，在沒有被診斷出患有精神疾病的人自我報告的暴力行為中，有三分之一與藥物濫用有關，而在精神病患者的暴力犯罪中，有十分之七與藥物濫用有關。我們對酒精或可卡因如何損害大腦攻擊性神經迴路的瞭解，使我們對藥物濫用與暴力之間的聯絡深信不疑。
新的理解
檢查惠特曼大腦的專家委員會闡明瞭他們無法將腦腫瘤與犯罪聯絡起來的一個更重要的原因——簡而言之，這與1966年對大腦的基本科學掌握不足有關。“現有有機大腦功能知識的應用無法使我們解釋惠特曼在8月1日的行為，”報告指出。“這個案例戲劇性地表明，迫切需要進一步瞭解與行為相關的大腦功能，特別是與暴力和攻擊性行為相關的大腦功能。”
MRI機器在1966年還不存在，整個神經科學領域仍處於起步階段。最近使用現代技術探索攻擊性新神經科學的研究現在正在產生知識，這些知識可能有助於惠特曼尋求結束。
德國馬格德堡奧托·馮·格里克大學的精神病學家伯恩哈德·博格茨和他的同事使用MRI和CT掃描檢查了暴力和非暴力囚犯的大腦。研究發現，暴力罪犯的大腦異常發生率明顯高於非暴力罪犯或對照組。例如，在162名暴力囚犯中，有42%至少有一個異常區域，而非暴力囚犯為26%（共125名），對照組為8%（共52人）。病理學出現在前額葉皮層、杏仁核和負責控制杏仁核和下丘腦的其他區域。
關於攻擊性神經迴路的發現的資訊可能會為新的答案提供途徑，但也可能會提出新的問題。基因和經驗都以不同的方式引導每個人神經迴路的發展，這解釋了人類或實驗性齧齒動物表現出的攻擊性的強度和型別的變化。人類的前額葉皮層直到20歲出頭才完全發育成熟，這表明為什麼在美國不應像成年人一樣追究青少年的刑事責任。
這種遲緩的神經發育過程為該國看似難以理解的悲慘校園槍擊浪潮提供了一定程度的生物學見解。最終，透過藥物、精確手術、腦刺激或其他方法調節攻擊性神經迴路，可能會干預以減少暴力行為。
在因暴力行為而被監禁的人中，新出現的神經學異常證據引發了法律責任的倫理問題，以及對精神健康患者的精神病學評估是否應包括EEG和腦掃描評估，以尋找病理跡象。這可能正是惠特曼在收拾腳踏式儲物箱並寫下自殺遺書，要求在他即將犯下的血腥屠殺之後檢查他的大腦時所尋求的。