交配还是打架？《自然》揭示了老鼠大脑“爱恨”的决策机制

来源：生物世界2022-09-29 18336017

这项研究说明了一个基本问题，即雄性小鼠大脑如何将陌生小鼠的性别信息转化为执行特定行为的决策。

很多养狗的朋友都会遇到这样的情况：遛狗的时候，两只狗如果相遇，会立刻嗅出对方的气味，但是你永远不知道下一秒它们会不会交朋友或者打架。显然，在嗅过对方之后，他们的大脑中发生了一些事情，让他们决定如何对待对方。但是过程中发生了什么呢？

最近，天桥脑科学研究所(TCCI)的杨斌、David Anderson等人发表了一篇题为《自然中社会行为网络的神经表征转换》的研究论文。

研究小组在老鼠身上探索了这个问题：当一只雄性老鼠遇到并嗅出一个新遇到的同伴时，它是如何决定是交配还是战斗，或者都不做，只关心自己的事情？

这项研究揭示了雄性小鼠的神经回路，它将另一只小鼠的性别信息与大脑中决定其行为的决策点联系起来。

当遇到另一只老鼠时，雄性老鼠的大脑必须回答这些关于陌生老鼠的问题，以决定下一步的行动。是谁呀？是男的还是女的？我该怎么办？

要回答这些问题，就需要老鼠的大脑对新认识的老鼠的性别身份进行解码，并将这些性别信息转化为行动计划。

大卫安德森

论文通讯作者大卫安德森(David Anderson)研究员表示：知道一只老鼠选择如何对待它的新同伴的行为，交配或打斗，代表了大脑中最基本的决策过程，可以作为更复杂决策过程的模型，甚至可以在人脑中使用。

先前的研究表明，终核(BNST)是嗅觉行为的关键中继站。它从杏仁核接收嗅觉识别的性别信息，然后投射到不同的下丘脑核团，分别控制交配(由下丘脑内侧前外侧的MPOA控制)和攻击行为(由下丘脑腹外侧的VMHvl控制)。如果BNST的神经元被杀死或抑制，雄性老鼠就闻不到新认识的老鼠的性别。比如它们在遇到雌鼠时无法从嗅嗅过渡到交配，而在遇到其他雄鼠时又无法从嗅嗅过渡到攻击。

嗅觉行为的神经电路图

这些发现表明，终核(BNST)就像一个大门，控制着小鼠的性别身份识别(最初由杏仁核解码)和随后的行动策略。但是这个脑门是怎么打开的呢？

为了回答这个问题，研究小组在一只雄性小鼠与另一只小鼠(雄性或雌性)相互作用时，将一台显微显微镜附着在它的头部，以观察终核(BNST)中的神经元活动。这只雄性老鼠经过基因工程改造，当单个神经元被激活时就会发光，显微显微镜可以检测到这些光点。

研究小组发现，终核(BNST)中有两种类型的神经元：一种优先对雌性小鼠做出反应(雌性调节)，另一种优先对雄性小鼠做出反应(雄性调节)。有趣的是，终核(BNST)中女性调谐神经元的数量几乎是男性调谐神经元的两倍，就像杏仁核中的神经元一样。这表明杏仁核的性别识别密码被转导并映射到终纹(BNST)床核的神经元。

BNST控制雄性小鼠的嗅觉-行为转换

在内侧前外侧区(MPOA)也观察到了雌性反应神经元的优势，该区域位于终纹床核(BNST)的下游，并控制雄性的交配行为。有趣的是，在控制攻击行为的节点下丘脑腹外侧核(VMHvl)中，情况完全相反：在VMHvl中，雄性调谐神经元的数量是雌性调谐神经元的两倍。

简而言之，VMHvl就像一个由男性反应主导的神经元孤岛，而周围的神经回路海洋则由女性反应主导。

BNST/MPOA控制雄性老鼠识别雌性老鼠并导致交配行为。

令人惊讶的是，当终核(BNST)中的神经元沉默时，VMHvl中男性调节的神经元的主导作用被逆转为女性主导的反应，就像在MPOA和BNST一样。

察到的那样。这也许可以解释为何抑制 BNST 阻碍了向攻击行为的过渡 VMHvl 中不再有足够的 male-tuned 神经元来充分激活该区域以产生攻击行为。相比之下，MPOA 在 BNST 神经元被沉默的情况下，female-tuned 神经元与 male-tuned 神经元的比例没有明显变化。

BNST/VMHvl控制雄性小鼠识别其他雄性小鼠并导致攻击行为

此外，研究团队还发现，当雄性小鼠在嗅探后选择交配行为时，不同的神经元按顺序被激活。在嗅探过程中，嗅探神经元是活跃的，但当小鼠开始交配时，该组神经元被关闭，另一组 MPOA 神经元开始活跃。然而，当 BNST 神经元被沉默时，嗅探神经元继续活跃，而交配神经元从未被激活。

由此看来，终纹床核（BNST）是一个控制小鼠嗅觉-行为的关键闸门，协调小鼠从嗅探到交配（对雌性）或是攻击（对雄性）的过渡。然而，出乎意料的是，BNST 使用不同的机制来控制这个闸门：在交配情况下，BNST 通过质量控制进行操作 确保 MPOA 中的嗅探神经元被关闭，并被交配神经元所取代；在攻击情况下，BNST 则通过数量控制起作用 确保 VMHvl 中有足够数量的 male-tuned 神经元活跃，以达到攻击的阈值。

BNST沉默对MPOA和VMHvl行为表征的差异效应

总而言之，这项研究阐明了一个基本问题，即雄性小鼠大脑如何将陌生小鼠的性别信息转化为执行特定行为的决定。由此揭示了终纹床核（BNST）通过重塑下丘脑中的性别和行为特异性神经元活性表征，控制雄性小鼠在社会行为网络中的神经表征的转换。

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