Science:西安交通大学王昌河教授团队揭示决定性别社交偏好性的分子和环路机制

学术   2025-01-12 21:50   湖北  

点击蓝字关注我们

在社交过程中动物需要整合内在因素和外界环境因素做出社交决策,决定在什么时候、什么地点、与同性或异性进行交配、攻击、同情等社交行为,满足自身需求,维持生存。腹侧被盖区(VTA)、伏隔核(NAc)、内侧前额叶皮层、岛叶皮层、内侧视前区(mPOA)等脑区参与社交决策过程。

2025年1月10日西安交通大学王昌河教授团队在Scinece杂志发表文章揭示了性别社交偏好性的多巴胺能环路机制。

1

生存威胁通过VTA-DA能神经元社交性别偏好

在三箱社交实验中,雄性小鼠更倾向于雌性小鼠进行社交。反之,雌性小鼠更倾向于雄性小鼠进行社交,表明存在社交性别偏好性。三箱实验中间区域暴露TMT(模拟天敌的气味,以诱发动物的先天性恐惧反应‌‌)后雌性和和雄性小鼠均不表现出社交性别偏好性。此外,雌性和雄性小鼠在经历条件性足底电击后,也不会表现出社交性别偏好性,表明生存威胁可改变动物的社交性别偏好性。

在旷场实验中TMT暴露可促进雄性、雌性小鼠接触陌生小鼠。免疫荧光实验发现TMT暴露后社交过程中雄性小鼠VTA和NAc脑区c-FOS阳性细胞数量显著增多,雌性小鼠中VTA和mPOA脑区c-FOS阳性细胞数量显著增多。光纤钙成像系统发现雄性小鼠与雄性或雌性小鼠社交过程中VTA脑区多巴胺能神经元(DA能)钙离子活性增强,TMT暴露后可进一步促进雄性小鼠与雄性小鼠社交引起的VTA脑区DA能神经元活性增加。类似的,TMT暴露后可进一步促进雌性小鼠与雌性小鼠社交引起的VTA脑区DA能神经元活性增加。

图1TMT暴露社交过程中雄、雌性小鼠VTA神经元活性增加

2

决定雄性小鼠社交偏好性的VTA-DA差异性环路

慢性激活VTA脑区DA能神经元活性雄性小鼠更倾向于与雄性小鼠社交,雄性小鼠与雄性小鼠社交时间增多,引起性别社交偏好性的改变。抑制VTA脑区DA能神经元活性阻断TMT暴露引起的性别社交偏好性改变。

病毒示踪实验表明投射到NAc和mPOA的VTA脑区DA能神经元(分别称为VTA-DA →NAc环路、VTA-DA →mPOA环路)重叠部分很少。双色光纤钙成像发现雄性小鼠与雄性小鼠社交后VTA-DA →mPOA环路DA能神经元活性显著增加,TMT暴露后可进一步促进这种活性变化。雄性小鼠与雌性小鼠社交几乎不影响VTA-DA →mPOA环路DA能神经元活性。雄性小鼠与雌性小鼠社交后VTA-DA →NAc环路DA能神经元活性显著增加,TMT暴露后可阻断这种增加。

慢性激活雄性小鼠VTA-DA →mPOA环路后可促进与雄性小鼠的社交,减少与雌性小鼠的社交时间。抑制雄性小鼠VTA-DA →mPOA环路可阻断TMT暴露后引起的雄性社交偏好性。慢性抑制雄性小鼠VTA-DA →NAc环路产生类似于激活VTA-DA →mPOA环路的雄性社交偏好性。激活雄性小鼠VTA-DA →NAc环路也可阻断TMT暴露后引起的雄性社交偏好性。

图2决定雄性小鼠社交偏好性的VTA-DA差异性环路


3

决定雌性小鼠社交偏好性的

VTA-DA差异性放电模式

双色光纤钙成像发现与雄性小鼠社交过程中,雌性小鼠VTA-DA →mPOA环路DA能神经元活性并未发生变化,TMT暴露也并不会产生影响。在与雌性小鼠社交过程中,雌性小鼠VTA-DA →NAc环路DA能神经元活性显著增加,TMT暴露可阻断这种增加。

VTA-DA能神经元存在两种形式的放电活动:低频紧张性放电(tonic firing)依赖于多巴胺2型受体会释放低水平的DA和高频率下依赖多巴胺1型受体表现相位爆发,释放高水平DA。进一步实验深入发现与雌性小鼠社交后,雌性小鼠VTA-DA →NAc环路DA能神经元钙离子活性增加强劲而迅速,类似于相位爆发放电特征 ;与雄性小鼠社交后该环路DA能神经元钙离子活性变化较慢,类似于紧张性放电。

通过光遗传学技术相位爆发式激活VTA-DA →NAc环路增强NAc脑区多巴胺1型受体神经元动作电位,促进雌性小鼠与雌性小鼠社交,减少与雄性小鼠社交。反之,紧张性放电式激活VTA-DA →NAc环路抑制多巴胺2型受体神经元活性,促进雌性小鼠与雄性小鼠社交,减少与雌性小鼠社交。光激活NAc脑区多巴胺1型受体神经元后也可引起雌性社交偏好性,抑制该脑区多巴胺2型受体神经元活性引起雄性社交偏好性。

图3决定雌性小鼠社交偏好性的VTA-DA差异性放电模式


总结

本文系统深入的揭示了性别社交偏好性的分子和环路机制,具体来说在雄性小鼠中VTA-DA →mPOA环路决定雄性偏好性,VTA-DA →NAc环路决定雌性偏好性;在雌性小鼠中VTA-DA →NAc环路相位爆发放电引起雌性偏好性,紧张性放电引起雄性偏好性。

创作声明:本文是在原英文文献基础上进行解读,存在观点偏向性,仅作分享,请参考原文深入学习。


【参考文献】

Wei et al., Science 387, eadq7001 (2025),

Sexually dimorphic dopaminergic circuits determine sex preference

文章中图片均来自于原文

加群方式:添加小编微信Neuroscience-week,留言“学校-姓名-研究方向”


往期精彩推荐

【1】Neuron:浙江大学胡薇薇团队揭示组胺受体H2缺失引起注意力障碍的分子和环路机制

【2】Nature neuroscience:科学家发现小胶质细胞可能不参与突触发育过程

【3】Nature:曾红葵团队揭示衰老大脑转录组学特征,下丘脑第三脑室或是响应衰老关键区域


神经周K
深度解读神经科学领域最新进展,重点归纳神经科学领域研究工具,全面盘点神经科学领域前沿成果。神经科学领域研究者的好助手—神经周K刊
 最新文章