先天的社會行為，如交配、戰(zhàn)斗和養(yǎng)育子女，對于一個物種的生存和繁殖是必不可少的，因此，在動物世界中廣泛存在。這些行為被認(rèn)為是先天的，因為它們可以在不學(xué)習(xí)的情況下發(fā)生。這些先天社會行為建立的往往由專門的神經(jīng)環(huán)路支持，但這些環(huán)路的分子特點(diǎn)以及它們是如何由后天經(jīng)歷發(fā)展和塑造的仍不清楚。

2023年11月9日，美國紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院林大宇、Julieta E. Lischinsky研究團(tuán)隊在Nature Neuroscience雜志上發(fā)表了一篇名為“Transcriptionally defined amygdala subpopulations play distinct roles in innate social behaviors”的研究性論文。同時，Julieta E. Lischinsky也是本文的第一作者。該研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄調(diào)控的杏仁核亞群在先天社會行為中發(fā)揮不同的功能。具體而言，來源于兩個胚胎發(fā)育系譜的內(nèi)側(cè)杏仁核（MeA）細(xì)胞，在雄性小鼠的社會行為中具有不同的反應(yīng)模式和功能。表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子Foxp2（MeA Foxp2）的內(nèi)側(cè)杏仁核細(xì)胞專門處理與雄性有關(guān)的信息，對成年雄性間的攻擊行為至關(guān)重要。相比之下，來自Dbx1系的MeA細(xì)胞（MeA Dbx1）對社交信息反應(yīng)廣泛，在射精時反應(yīng)強(qiáng)烈，而且對雄性攻擊行為不重要。此外，MeA Foxp2和MeA Dbx1細(xì)胞具有不同的解剖和功能連接?？傊?strong>該研究結(jié)果表明，在MeA中細(xì)胞的胚胎轉(zhuǎn)錄因子特征決定了其成年期的社會信息表征和相關(guān)行為。

盡管MeA是社會行為網(wǎng)絡(luò)（social behavior network, SBN）的中心節(jié)點(diǎn)，但它如何調(diào)節(jié)社會行為仍是一個謎。該研究團(tuán)隊之前發(fā)現(xiàn)了兩個不同的MeA群體，它們來自端腦視前區(qū)(POA)的不同胚胎譜系，由轉(zhuǎn)錄因子Dbx1和Foxp2標(biāo)記。在成年狀態(tài)下，雖然Dbx1不再在MeA中表達(dá)，但Dbx1譜系細(xì)胞仍然與表達(dá)foxp2的細(xì)胞不同。此外，這兩個亞群在基因表達(dá)模式和內(nèi)在電生理特性上也存在差異。因此，該研究人員推斷這兩個發(fā)育不同且轉(zhuǎn)錄定義的亞群可能可以提供解決MeA細(xì)胞的社會線索表征和社會功能是否由它們的發(fā)育譜系預(yù)先決定的方法。

1. 確認(rèn)MeA Foxp2和MeA Dbx1的解剖、功能、活動響應(yīng)性

該研究首先運(yùn)用轉(zhuǎn)基因雜交鼠聯(lián)合免疫組化技術(shù)，發(fā)現(xiàn)MeA Foxp2和MeA Dbx1細(xì)胞本質(zhì)上是不重疊的轉(zhuǎn)錄組定義的亞群，并且主要是GABA能的。

為了探索MeA Foxp2和MeA Dbx1是否能夠?qū)Σ煌纳鐣€索作出反應(yīng)，研究人員主要采取光纖記錄發(fā)現(xiàn)MeA Foxp2和MeA Dbx1細(xì)胞對社會線索的不同反應(yīng)，幼稚雄性小鼠的MeA Foxp2細(xì)胞顯示僅在成年雄性出現(xiàn)時活性增加。相比之下，MeA Dbx1細(xì)胞在成年雌性呈現(xiàn)過程中表現(xiàn)出活性最高的增加。而對于社會活動而言，MeA Foxp2細(xì)胞也在引入雄性時活性顯著增加，而和有經(jīng)驗的雄性小鼠的MeA Dbx1細(xì)胞顯示出對所有社會刺激的活動增加，在初次引入入侵者時，MeA Dbx1無論入侵者的身份如何，細(xì)胞的活性都會增加，并且對成年雌性和幼崽的反應(yīng)明顯高于對物體的反應(yīng)，在射精時反應(yīng)強(qiáng)烈，而且對雄性攻擊行為不重要。

為了探究雄性特異性 MeA Foxp2細(xì)胞反應(yīng)是發(fā)育或通過成熟后經(jīng)驗建立的，研究人員通過光纖記錄獲取了不同時期的反應(yīng)，結(jié)果表明 MeA Foxp2細(xì)胞在青春期之前就傾向于優(yōu)先響應(yīng)與雄性相關(guān)的感覺信息，并且在青春期后通過減少對非成年雄性線索的反應(yīng)，進(jìn)一步完善了成年雄性和非雄性線索之間的可區(qū)分性。

圖1 MeA Foxp2和MeA Dbx1對不同的社會線索作出反應(yīng)

2. 病毒逆追示蹤策略確認(rèn)MeA Foxp2和MeA Dbx1的上游連接

進(jìn)一步，研究人員通過狂犬病毒逆追策略，分別鑒定了MeA Foxp2和MeA Dbx1細(xì)胞的上游輸入腦區(qū)。MeA Foxp2的主要輸入來自其他杏仁核，包括后杏仁核（PA）、中央杏仁核（CeA）和 BNST。而MeA Dbx1細(xì)胞主要接收來自初級嗅覺中繼的輸入，包括 嗅球（AOB）、皮質(zhì)杏仁核（CoA） 和梨狀皮層（Pir）。

圖2 MeA Foxp2和MeA Dbx1細(xì)胞的差異的上游輸入腦區(qū)

3.化學(xué)遺傳操縱確定MeA Foxp2和MeA Dbx1的社會活動功能

接著為了探究這兩群神經(jīng)元群的功能，研究人員通過化學(xué)遺傳手段發(fā)現(xiàn)MeA Foxp2能夠雙向調(diào)節(jié)攻擊行為，而 MeA Dbx1細(xì)胞則不然。順行病毒示蹤策略顯示，MeA Dbx1細(xì)胞通常為下丘腦中前腹側(cè)（AVPV）和下丘腦內(nèi)側(cè)視前區(qū)（MPOA）提供更多輸入，而MeA Dbx1細(xì)胞主要投射至下丘腦內(nèi)側(cè)區(qū)域。下游投射差異可能能夠解釋它們功能的差異。

圖3 化學(xué)遺傳手段發(fā)現(xiàn)MeA Foxp2而非 MeA Dbx1細(xì)胞能夠調(diào)節(jié)攻擊行為

在本研究中，研究人員比較了MeA Foxp2細(xì)胞和MeA Dbx1細(xì)胞在雄性社會行為中的神經(jīng)元反應(yīng)、功能和連通性，揭示了MeA Foxp2細(xì)胞在發(fā)育過程中的反應(yīng)模式。該研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了先天與后天在形成社會感官表征方面的相互作用，支持了神經(jīng)元功能和環(huán)路發(fā)育定義的框架。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41593-023-01475-5

參考文獻(xiàn)

Lischinsky, J.E., Yin, L., Shi, C. et al. Transcriptionally defined amygdala subpopulations play distinct roles in innate social behaviors. Nat Neurosci (2023).

編譯作者：林鐘（brainnews創(chuàng)作團(tuán)隊）

校審：Simon（brainnews編輯部）






標(biāo)簽：