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Nature | 洪暐哲团队揭示亲社会行为的神经编码机制
2021-10-16

神经系统如何编码和调控社会行为中的复杂信息处理和决策一直是脑科学领域的一个重要问题。亲社会行为(prosocial behavior)是社会性动物(包括人类)所能表现出的最复杂的行为之一,是促进人类及其他社会性动物在进化上的成功的关键因素之一。在人类社会中,人们常常做出亲社会行为,例如帮助,安慰,分享,捐赠,合作,甚至自我牺牲等有益于他人或社会的行为。亲社会行为并不仅限于人类,其他社会性动物也能表现出帮助,安慰,分享等类似的行为,从而给予种群内其他个体精神及物质上的支持。但是,亲社会行为是如何发生,以及它在神经网络中的编码和调控的神经生物学机制还并不清楚。

 

2021年10月13日,加州大学洛杉矶分校(UCLA)Weizhe Hong教授的研究团队(第一作者为Ye Emily WuJames DangNature杂志发表了题为Neural control of affiliative touch in prosocial interaction的文章【1】。这一工作对小鼠中的亲社会行为进行了深入的研究,并揭示了大脑中编码和控制这种行为的重要神经生物学机制。

 

 

在这项新的研究中,作者们发现小鼠在同伴受到刺激(stressor)后会对同伴产生安慰行为。这种安慰行为在动物界广泛存在,例如人类中的轻拍、抚摸和拥抱,以及动物中(例如猫和狗)的相互梳理行为(allogrooming behavior)。作者们发现,在小鼠中,当同伴经历了引起焦虑的刺激以后,小鼠对同伴的allogrooming行为会显著增加。这种行为能够由受到刺激的同伴产生的气味信号所触发。重要的是,这种安慰行为能够降低同伴的焦虑水平。这些结果表明,小鼠中存在以allogrooming为形式的安慰行为。

 

作者们进一步研究了大脑如何编码来自于其他个体的信息从而做出安慰行为的决定。他们利用微型荧光显微技术(miniaturized microendoscopic imaging)记录了Medial Amygdala脑区(MeA)的神经信号。MeA是嗅觉系统下游一个重要的介导社会行为的脑区。作者们特别研究了这个脑区的神经元在小鼠与正常或焦虑的同类互动时产生的神经信号。作者们发现,MeA的神经信号能够区分正常和焦虑的同类,并且会被焦虑的同类更大程度的激活。进一步的分析还发现,MeA的神经元活动能够编码在与焦虑同类的互动中出现的安慰行为(allogrooming behavior)

 

为了进一步揭示MeA在调控allogrooming 行为中的功能,作者们运用光遗传学和光纤记录等技术对MeA中的多个神经元亚型进行了深入的研究。他们发现,MeA中一个特异的神经元亚型(表达神经肽Tac1的抑制性神经元)在控制allogrooming行为中起关键的作用。作者们发现这些神经元在小鼠表现出allogrooming行为的时候被激活。通过光遗传学抑制这些神经元会导致allogrooming行为显著减少,而激活这些神经元则能导致allogrooming行为的产生。通过正向示踪技术,作者们发现这些神经元投射到中部视前区(MPOA)。通过对这一投射的光遗传激活实验,作者们进一步证实了这条从MeA到MPOA的神经环路能促进allogrooming行为的产生。

 

这项工作深入地分析了小鼠中的亲社会行为,揭示了这种行为在MeA中的神经编码方式,并发现了大脑中一种控制这一行为的全新的神经环路机制。

 

附洪暐哲团队近期部分工作:

1、(2019)Cell | 社会行为中不同大脑间同步的神经活动

2、(2020)Neuron | 洪暐哲团队揭示大脑中的神经网络如何识别和编码性别

3、(2021)Nat Neurosci | 洪暐哲团队揭示社会行为奖赏性的神经机制

 

原文链接:

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03962-w

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