成為母親在生理和心理層面上都是一個(gè)變革性的事件。新生兒的到來(lái)需要母親進(jìn)行一系列行為適應(yīng)，以確保后代的健康。母性行為（maternal behavior）被定義為母親表現(xiàn)出的行為的集合，其最終目標(biāo)是提高后代存活率和幸福感。在過(guò)去的十年中，MRI研究一致表明，女性的大腦在懷孕和產(chǎn)后會(huì)發(fā)生實(shí)質(zhì)性的神經(jīng)解剖學(xué)變化。這些大腦結(jié)構(gòu)的變化和行為適應(yīng)伴隨著激素的極端波動(dòng)，而激素是大腦可塑性的有力調(diào)節(jié)劑。有研究表明，懷孕期間的激素波動(dòng)超過(guò)了人類一生中任何其他神經(jīng)內(nèi)分泌事件的波動(dòng)。然而，激素、大腦可塑性和轉(zhuǎn)變?yōu)槟感孕袨橹g的具體關(guān)系仍有待解開(kāi)。

近日，西班牙巴塞羅那自治大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)研究所Oscar Vilaroya等在Nature Reviews Neuroscience上發(fā)表重要綜述，作者概述了轉(zhuǎn)變?yōu)槟感缘纳窠?jīng)生物學(xué)適應(yīng)，重點(diǎn)關(guān)注與妊娠相關(guān)的類固醇和肽激素之間的相互作用，以及大腦中的神經(jīng)可塑性。

1. 成為母親的神經(jīng)解剖學(xué)變化

懷孕會(huì)導(dǎo)致母親大腦結(jié)構(gòu)的變化[Fig.1]?？偨Y(jié)研究的結(jié)果，繪制了懷孕期間灰質(zhì)體積減少的動(dòng)態(tài)軌跡，至少在一定程度上，這些軌跡往往在產(chǎn)后恢復(fù)[Fig.2]。重要的是，人類懷孕和產(chǎn)后灰質(zhì)變化的完整縱向時(shí)間過(guò)程仍有待闡明。

Figure 1 轉(zhuǎn)變?yōu)槟赣H期間灰質(zhì)體積的變化

1.1 神經(jīng)解剖學(xué)與母性行為

轉(zhuǎn)變?yōu)槟赣H期間的灰質(zhì)變化可能會(huì)促進(jìn)母親的行為。在人類中，妊娠相關(guān)神經(jīng)解剖學(xué)變化與母嬰關(guān)系的不同自我報(bào)告的間接衡量標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，包括更高的依戀質(zhì)量、對(duì)新生兒的敵意降低以及社會(huì)選擇性的增加（例如，對(duì)親密朋友或家人的強(qiáng)烈偏好）?？傊?，在懷孕和產(chǎn)后觀察到的大腦結(jié)構(gòu)變化可以作為一種神經(jīng)調(diào)節(jié)，促進(jìn)對(duì)新生兒的敏感和及時(shí)行為。

1.2 神經(jīng)解剖學(xué)與妊娠激素

懷孕是一個(gè)動(dòng)態(tài)但協(xié)調(diào)的過(guò)程，涉及巨大而復(fù)雜的激素波動(dòng)。當(dāng)采用全景圖時(shí)，可以看到分娩前后激素波動(dòng)的明顯變化[Fig.2]。懷孕期間上調(diào)的類固醇激素在產(chǎn)后會(huì)急劇下降。同樣，催產(chǎn)素和催乳素水平也有上升和下降，它們和產(chǎn)后的分泌與母乳喂養(yǎng)以及母嬰互動(dòng)有關(guān)。

母親的大腦結(jié)構(gòu)變化通常歸因于妊娠激素。幾項(xiàng)嚙齒動(dòng)物研究記錄了激素——包括雌二醇、孕酮、皮質(zhì)酮、催乳素和催產(chǎn)素——如何在過(guò)渡到母親的過(guò)程中觸發(fā)神經(jīng)可塑性。

Figure 2 人類母親轉(zhuǎn)變過(guò)程中的灰質(zhì)和激素軌跡

2. 激素與母性行為

追溯到1972年，當(dāng)時(shí)科學(xué)家將懷孕的動(dòng)物血液輸給處女雌性，導(dǎo)致后者的母性行為迅速誘導(dǎo)。此外，接受雌二醇、孕酮和催乳素激素方案治療的去卵巢處女雌鼠，其母性行為的潛伏期從典型的6-7天減少到35-40小時(shí)。

除了這些激素，其他幾項(xiàng)研究表明，催產(chǎn)素在刺激母性行為方面還有額外的作用。具體而言，催產(chǎn)素和雌二醇的組合刺激去卵巢處女雌性大鼠的母性行為，而單獨(dú)使用催產(chǎn)素需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能誘導(dǎo)母親反應(yīng)。這些發(fā)現(xiàn)表明，圍產(chǎn)期類固醇（雌二醇、孕酮和皮質(zhì)酮）和肽類激素（催產(chǎn)素和催乳素）共同促進(jìn)和調(diào)節(jié)母親的行為。

2.1 嚙齒類動(dòng)物中母親環(huán)路的激活

在大鼠中，圍產(chǎn)期激素靶向激素敏感的神經(jīng)區(qū)域，以啟動(dòng)母性行為[Fig.3]。一旦孕晚期和分娩激素激活了母親回路，并建立了母性行為，則通過(guò)幼崽的感官相關(guān)輸入來(lái)維持和適應(yīng)母性行為。嗅覺(jué)、觸覺(jué)、哺乳和視覺(jué)刺激首先由初級(jí)感覺(jué)皮層處理。然后，這些信息被整合到丘腦和關(guān)聯(lián)皮層，如mPFC，并被整合到母親回路的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如MPOA和杏仁核（基底外側(cè)核、基底內(nèi)側(cè)和內(nèi)側(cè)核）。這一過(guò)程反饋到回路中，以維持和調(diào)整母親的行為，使其在產(chǎn)后適應(yīng)幼崽的需求。除了母親回路的關(guān)鍵區(qū)域外，其他區(qū)域，如海馬和mPFC，也對(duì)母性行為產(chǎn)生影響。

Figure 3 嚙齒類動(dòng)物的母體環(huán)路

2.2 人類中母親環(huán)路的激活

功能性磁共振研究表明，人類的母性行為是由一個(gè)高度保守的哺乳動(dòng)物皮層下網(wǎng)絡(luò)控制的，該網(wǎng)絡(luò)通過(guò)多個(gè)投射與后期進(jìn)化的涉及高級(jí)社會(huì)情感功能的皮層網(wǎng)絡(luò)相連。人類大腦中屬于母性環(huán)路的區(qū)域富含“妊娠激素”受體。這加強(qiáng)了人類擁有與嚙齒動(dòng)物相似的激素途徑來(lái)促進(jìn)母體行為的可能性。

3. 激素與神經(jīng)可塑性

嚙齒動(dòng)物母性大腦中激素介導(dǎo)的可塑性涉及多個(gè)尺度的變化，從分子到細(xì)胞和形態(tài)學(xué)的變化[Table 1]。后兩者被稱為結(jié)構(gòu)可塑性。結(jié)構(gòu)可塑性涉及神經(jīng)或神經(jīng)膠質(zhì)的形態(tài)變化以及神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)腦細(xì)胞數(shù)量的更大規(guī)模變化。

Table 1 初產(chǎn)母鼠大腦的神經(jīng)可塑性

3.1 神經(jīng)發(fā)生

大鼠的圍產(chǎn)期伴有海馬齒狀回和側(cè)腦室室下區(qū)（SVZ）神經(jīng)發(fā)生的變化。關(guān)于SVZ，妊娠期催乳素的激增促進(jìn)了該區(qū)域的神經(jīng)發(fā)生。這些神經(jīng)元隨后遷移到嗅球，可能有助于識(shí)別熟悉的氣味并促進(jìn)母性行為。海馬神經(jīng)發(fā)生在母性行為中的意義還不太清楚。

在過(guò)渡到母親的過(guò)程中，母鼠的海馬細(xì)胞增殖減少。從產(chǎn)后中期開(kāi)始，海馬增殖細(xì)胞的存活率也會(huì)降低。產(chǎn)后海馬神經(jīng)發(fā)生減少與雌二醇水平下降和泌乳相關(guān)的皮質(zhì)酮水平持續(xù)下降有關(guān)。因此，圍產(chǎn)期類固醇激素的波動(dòng)可能會(huì)抑制雌性大鼠從妊娠中期到產(chǎn)后后期海馬的神經(jīng)發(fā)生。

3.2 神經(jīng)元形態(tài)

在大鼠中，母性大腦環(huán)路，包括皮層下（MPOA和視上丘腦下核、海馬和伏隔核）和皮層區(qū)域（mPFC和扣帶皮層），在懷孕和產(chǎn)后期間，胞體大小、樹(shù)突長(zhǎng)度、分支數(shù)量和樹(shù)突棘數(shù)量方面均會(huì)發(fā)生神經(jīng)元形態(tài)學(xué)變化。

3.3神經(jīng)膠質(zhì)可塑性

母體大腦的可塑性并不局限于神經(jīng)元。包括小膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞在內(nèi)的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的修飾也有文獻(xiàn)記載。研究發(fā)現(xiàn)，懷孕大鼠在妊娠晚期（妊娠第20天）和產(chǎn)后早期（產(chǎn)后第1天和第8天）表現(xiàn)出較低的小膠質(zhì)細(xì)胞密度，這一趨勢(shì)在斷奶時(shí)逆轉(zhuǎn)。迄今為止，沒(méi)有直接證據(jù)表明妊娠激素與小膠質(zhì)細(xì)胞減少有關(guān)。然而，小膠質(zhì)細(xì)胞具有妊娠相關(guān)激素的受體。

少突膠質(zhì)細(xì)胞是一種負(fù)責(zé)神經(jīng)元軸突髓鞘形成的腦細(xì)胞，大鼠研究報(bào)告了少突膠質(zhì)細(xì)胞的妊娠相關(guān)變化。具體而言，少突膠質(zhì)細(xì)胞祖細(xì)胞在懷孕和哺乳期間加速其增殖和增加成熟少突膠質(zhì)的數(shù)量。因此，有髓鞘軸突的數(shù)量增加了，表明嚙齒動(dòng)物母性大腦的髓鞘形成能力增強(qiáng)。

最后，母親身份的轉(zhuǎn)變也需要星形膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)學(xué)變化，星形膠質(zhì)細(xì)胞是調(diào)節(jié)突觸功能的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。這些變化發(fā)生在大腦區(qū)域，如扣帶皮層和下丘腦區(qū)域中。

總結(jié)

本研究主要總結(jié)了激素在懷孕和產(chǎn)后激活和調(diào)節(jié)神經(jīng)可塑性過(guò)程中的作用。然而，還需要更多的研究來(lái)闡明人類向母親轉(zhuǎn)變過(guò)程中涉及的神經(jīng)可塑性過(guò)程的類型，以及它們?nèi)绾斡绊懩赣H的行為。

目前的一個(gè)前沿是影響神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞和亞細(xì)胞神經(jīng)可塑性如何塑造人類的母性行為。作者還概述了目前人類研究的局限性，并提出了未來(lái)應(yīng)該在母性大腦領(lǐng)域的研究問(wèn)題。

1、由于在人類母親身上檢測(cè)到的神經(jīng)解剖學(xué)變化是動(dòng)態(tài)的（即懷孕期間灰質(zhì)減少，產(chǎn)后灰質(zhì)增加），因此神經(jīng)元等再生緩慢的腦細(xì)胞不太可能支持這些變化。更有可能的候選者是小膠質(zhì)細(xì)胞，它在整個(gè)大腦中表現(xiàn)出更高的再生率。未來(lái)的研究應(yīng)該應(yīng)用優(yōu)化的MRI標(biāo)記物來(lái)靶向小膠質(zhì)細(xì)胞的活性或增殖，以幫助確認(rèn)小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)妊娠期灰質(zhì)變化的貢獻(xiàn)。

2、人類研究依賴于外周激素水平來(lái)解釋激素波動(dòng)與觀察到的大腦變化之間的潛在聯(lián)系。因此，未來(lái)的研究應(yīng)該更好地闡明人類和非人類物種外周和中樞激素變化之間的關(guān)系，特別是關(guān)鍵的妊娠神經(jīng)肽，如催產(chǎn)素和催乳素。

3、未來(lái)的研究應(yīng)該包括在更自然的環(huán)境中測(cè)量母親的行為，使用諸如靜態(tài)表情、陌生情境或自由游戲之類的范式。這將使我們能夠更好地推斷聯(lián)系質(zhì)量，并將大腦變化與母性行為的不同組成部分聯(lián)系起來(lái)。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41583-023-00733-6

參考文獻(xiàn)

Servin-Barthet, Camila et al. “The transition to motherhood: linking hormones, brain and behaviour.” Nature reviews. Neuroscience, 10.1038/s41583-023-00733-6. 23 Aug. 2023, doi:10.1038/s41583-023-00733-6

編譯作者：Young（brainnews創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)）

校審：Simon（brainnews編輯部）






標(biāo)簽：腦科學(xué)