中山大學揭示調(diào)控雌雄小鼠同情行為性別差異性的神經(jīng)環(huán)路詳解

2024年3月1日中山大學中山醫(yī)學院李勃興教授聯(lián)合黃瀲滟教授課題組在Neuron雜志上發(fā)表文章從分子、細胞和環(huán)路三個層次揭示了雌雄小鼠同情行為存在差異性的機制。

一、雌，雄性小鼠同情行為反應存在差異

研究人員通過observer-demonstrators共情實驗檢測雄性和雌性小鼠的同情行為，簡單的說在適應階段處于中間箱體的observer小鼠可自由接觸兩側(cè)箱體的demonstrators小鼠，在測試階段其中一側(cè)demonstrators小鼠腹腔注射醋酸以引起腹痛，另一側(cè)不接受任何處理，隨后檢測observer小鼠的行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)雌性和雄性observer小鼠在看到同伴疼痛后表現(xiàn)不同：雌性observer小鼠與疼痛同伴小鼠接觸的時間顯著增加，嗅探行為增多，社交偏好增強，但雄性小鼠卻表現(xiàn)出過度自我理毛行為。雌、雄性小鼠對同伴作出同情反應的差異性與激素密切相關(guān);在切除卵巢后雌性observer小鼠不表現(xiàn)出社交偏好行為，被閹割的雄性小鼠中也不會出現(xiàn)過度理毛行為。

上述observer-demonstrators共情實驗在透明密封盒進行，observer小鼠無法嗅到demonstrators疼痛小鼠的氣味，結(jié)果發(fā)現(xiàn)雌性小鼠并沒有表現(xiàn)出社交偏好行為，雄性小鼠也沒有表現(xiàn)出過度理毛行為。將疼痛demonstrators小鼠的體液涂抹在未經(jīng)任何處理的demonstrators身上后，雌、雄性小鼠對同伴可作出上述類似的同情行為的差異性，但涂抹非疼痛小鼠的體液后并不出現(xiàn)這種同情行為的性別差異性，表明氣味線索在誘發(fā)同情行為的性別差異性過程中發(fā)揮重要作用。

梨狀皮層（PiC）對嗅覺信息的加工和編碼起著至關(guān)重要的作用，同時也參與調(diào)控社會行為。免疫熒光實驗發(fā)現(xiàn)雌、雄性observer小鼠在觀察到同伴疼痛小鼠后PiC腦區(qū)神經(jīng)元活性增加，在光抑制該腦區(qū)神經(jīng)元活性后，雌性observer小鼠并不表現(xiàn)出社交偏好行為，雄性observer小鼠并不表現(xiàn)出過度理毛行為。

 

圖1：氣味線索在誘發(fā)同情行為的性別差異性過程中發(fā)揮重要作用

 

 

二、PiC→PrL- SST→PrL-Ext環(huán)路調(diào)控雌性小鼠的同情行為

病毒示蹤實驗發(fā)現(xiàn)雌雄性小鼠PiC的下游投射之間并不存在明顯的差異，但在雌性observer小鼠中投射到前邊緣皮質(zhì)（PrL）的PiC （PiC→PrL）激活神經(jīng)元數(shù)量比投射到內(nèi)側(cè)杏仁核(MeA，PiC→MeA)更多一些，反之，在雄性observer小鼠PiC→MeA神經(jīng)元激活更多一些。

雙光子鈣成像記錄到雌性observer小鼠PrL興奮性神經(jīng)元在觀察到同伴疼痛小鼠后活性降低。在化學激活或光激活雌性observer小鼠PrL興奮性神經(jīng)元后可阻斷其對同伴小鼠的社交偏好行為。有意思的是，在光抑制或慢性抑制雄性observer小鼠PrL興奮性神經(jīng)元可誘發(fā)對疼痛同伴小鼠的社交偏好性，嗅探時間，但不影響自我理毛行為。

病毒示蹤實驗發(fā)現(xiàn)PiC可下行與生長抑素(SST)陽性神經(jīng)元（PrL- SST）形成投射。雌性observer小鼠在看到同伴疼痛小鼠后激活PrL- SST神經(jīng)元。光激活PiC→PrL SST可誘發(fā)PrL- Ext的抑制性電流，表明PrL興奮性神經(jīng)元（PrL-Ext）活性降低是由于該腦區(qū)PrL- SST神經(jīng)元活性升高引起的。慢性抑制PiC腦區(qū)神經(jīng)元活性后可阻斷雌性observer小鼠PrL興奮性神經(jīng)元活性的降低。

光抑制或慢性抑制PiC→PrL- SST→PrL-Ext環(huán)路后可阻斷其雌性小鼠對同伴小鼠的社交偏好行為，光激活或慢性激活PiC→PrL- SST→PrL-Ext環(huán)路后可促進雄性小鼠對疼痛同伴小鼠的社交偏好性和嗅探行為。以上結(jié)果表明PiC→PrL- SST→PrL-Ext環(huán)路調(diào)控雌性observer小鼠的社交偏好性。

 

圖2：麻醉期間小膠質(zhì)細胞與抑制性突觸結(jié)構(gòu)物理接觸增多

 

三、PiC→MeA環(huán)路調(diào)控雄性小鼠的同情行為

病毒示蹤實驗發(fā)現(xiàn)PiC→MeA環(huán)路是興奮性的，光纖鈣活性記錄觀察到雄性和雌性observers小鼠在自我理毛行為中MeA興奮性神經(jīng)元活性增加。光抑制PiC→MeA環(huán)路可阻斷雄性observers小鼠過度自我理毛行為，激活該環(huán)路后可引起雌性observers小鼠觀察疼痛同伴后的自我理毛行為。

 

圖3：PiC→MeA環(huán)路調(diào)控雄性小鼠的同情行為

 

 

四、結(jié)論

本文揭示了在看到疼痛同伴后引起同情行為性別差異性依賴于氣味線索，并進一步揭示其具體的神經(jīng)環(huán)路機制：PiC→PrL- SST→PrL-Ext環(huán)路調(diào)控雌性observer小鼠的社交偏好性，PiC→MeA環(huán)路調(diào)控雄性observer小鼠的過度自我理毛行為。

 

 

 

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