題圖|Pixabay

　　社交活動是哺乳動物的一種本能行為，對于個體和種群的生存、繁衍和延續(xù)至關(guān)重要。然而，個體在面臨自身內(nèi)在生理需求與外部生存環(huán)境的雙重挑戰(zhàn)時，需要靈活地做出正確的社交決策，以實現(xiàn)自身利益的最大化。

　　盡管目前已有大量研究探討了社交決策的神經(jīng)調(diào)控機制，但個體內(nèi)在需求與外部環(huán)境信息如何在神經(jīng)系統(tǒng)中進行整合、如何協(xié)同編碼其社交決策尚不清楚。

　　近日，西安交通大學王昌河教授團隊在Science雜志上發(fā)表了一篇題為"Sexually dimorphic dopaminergic circuits determine sex preference"的研究論文。

　　研究首次證實，成年雄鼠和雌鼠（非發(fā)情期）在正常生理條件下均表現(xiàn)為雌性社交偏好，在面臨生存威脅時，它們均會轉(zhuǎn)變?yōu)樾坌陨缃黄茫心X多巴胺（DA）獎賞系統(tǒng)是決定這一行為決策的核心機制，但雄性個體與雌性個體采用了不同的環(huán)路決策機制（性別二態(tài)性）。

　　圖：論文截圖

　　外界生存威脅改變雄雌個體的社交性偏好

　　作者采用三箱社交實驗發(fā)現(xiàn)，成年雄鼠與雌鼠（非發(fā)情期）在正常生理條件下均表現(xiàn)為雌性社交偏好。然而，當社交環(huán)境中引入生存威脅時，雄鼠與雌鼠均由雌性社交偏好轉(zhuǎn)變?yōu)樾坌云谩?/p>

　　為明確這一社交決策轉(zhuǎn)變是否為嗅覺通路的特異性表現(xiàn)，作者進一步借助條件恐懼實驗（足底電刺激）偶聯(lián)的環(huán)境與聲音信號，發(fā)現(xiàn)視覺和聽覺通路介導的生存威脅信號也可將小鼠的社交偏好由“親雌”轉(zhuǎn)變?yōu)椤庇H雄”，表明不同的感覺信號通路均可介導外界生存壓力，參與社交決策調(diào)控。

　　以上結(jié)果表明，動物的社交決策是動態(tài)變化的，會根據(jù)其內(nèi)在生理需求與外界環(huán)境條件改變而做出動態(tài)調(diào)整，以期在社交活動中獲得最大的生存效益。

　　外界生存威脅導致多巴胺（DA）環(huán)路的性別二態(tài)性變化

　　為揭示小鼠社交性偏好轉(zhuǎn)變的環(huán)路機制，作者通過c-Fos染色發(fā)現(xiàn)中腦DA神經(jīng)元（VTADA）及其下游環(huán)路的活性變化與之密切相關(guān)。有意思的是，雄鼠的活性改變主要發(fā)生在DA神經(jīng)元及其下游中腦視前區(qū)（mPOA，參與防御、交配和父性行為），而雌鼠的改變則主要發(fā)生在DA及其下游伏隔核腦區(qū)（NAc，獎賞中心），表明雄雌個體可能采用了不同的中腦DA神經(jīng)環(huán)路介導其社交性偏好轉(zhuǎn)變。

　　圖：論文截圖

　　多巴胺系統(tǒng)介導社交性偏好轉(zhuǎn)變

　　為進一步證實VTADA神經(jīng)元與社交性別偏好的關(guān)系，作者利用鈣信號光纖記錄方法實時監(jiān)測社交過程中VTADA的神經(jīng)活動，發(fā)現(xiàn)雌雄鼠與雌性社交時均會觸發(fā)更高的DA神經(jīng)元興奮性，而在TMT條件下，與雄性社交偶聯(lián)的DA神經(jīng)元興奮性顯著增強，且采用化學遺傳學方法興奮VTADA神經(jīng)元可直接將“親雌社交”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝H雄社交”，提示VTADA系統(tǒng)可能是社交性偏好的決策中心。

　　多巴胺環(huán)路性別二態(tài)性變化與性偏好

　　為驗證DA系統(tǒng)在性別偏好中的核心作用，作者利用病毒示蹤偶聯(lián)的雙色鈣信號光纖記錄，同步監(jiān)測了投射到mPOA與NAc腦區(qū)的兩個VTADA神經(jīng)元亞群的活性。

　　研究發(fā)現(xiàn)，雄鼠與同性社交可激活VTA-mPOA防御環(huán)路中的DA神經(jīng)元，與異性社交則可激活VTA-NAc獎賞環(huán)路中的DA神經(jīng)元；而在TMT（生命威脅）環(huán)境下，VTA-mPOA環(huán)路被增強，VTA-NAc通路被抑制，雄鼠的雌性偏好轉(zhuǎn)變?yōu)樾坌云谩?/p>

　　這些結(jié)果提示，雄鼠可能通過獎賞通路（VTA-NAc）和防御通路（VTA-mPOA）的競爭與平衡決定其性別選擇的社交決策。與此相反，雌鼠的VTA-mPOA環(huán)路與其雙性社交活動均無明顯關(guān)聯(lián)，而無論與雌性還是雄性社交，均能激活VTA-NAc投射環(huán)路，但與雄性社交偶聯(lián)的鈣信號相對較弱、持續(xù)時間更久（對應低頻持久的相位性放電），而其與雌性社交偶聯(lián)的鈣信號則更強、動力學變化更快（對應瞬時高頻的時相性放電）。

　　然而，TMT暴露顯著增強了雄鼠社交偶聯(lián)的鈣信號且抑制了雌鼠偶聯(lián)的鈣信號，但兩者的動力學特征并沒有明顯改變，提示雌鼠可能通過VTADA-NAc環(huán)路放電模式的切換（相位性放電vs時相性放電）決定其性別偏好。

　　雄鼠通過DA環(huán)路的競爭平衡編碼其社交性偏好

　　為進一步明確DA環(huán)路在雄鼠性偏好中的調(diào)控作用，作者通過化學遺傳學手段分別操縱VTADA-mPOA和VTADA-NAc投射環(huán)路。

　　研究發(fā)現(xiàn)，激活VTADA-mPOA防御環(huán)路促進了其雄性偏好，而化學抑制該環(huán)路則可逆轉(zhuǎn)TMT 環(huán)境下雄性動物對同性的偏好，表明VTADA-mPOA環(huán)路是介導雄鼠同性社交偏好的關(guān)鍵機制。相反，化學激活VTADA-NAc獎賞環(huán)路可將TMT 場景下的雄性偏好逆轉(zhuǎn)為雌性偏好，而抑制該環(huán)路則抑制了雄鼠的雌性偏好。

　　結(jié)果表明，獎賞通路和防御環(huán)路之間的競爭平衡決定了雄性動物的社交性偏好。

　　雌鼠通過DA獎賞通路放電模式的切換編碼其性別偏好

　　為驗證VTADA-NAc獎賞環(huán)路的放電模式在雌鼠性偏好中的調(diào)控作用，作者通過光遺傳方式對VTA-NAc投射環(huán)路分別以緊張性放電和時相性放電模式進行光刺激。

　　結(jié)果表明，時相性光刺激進一步增強了雌鼠的雌性偏好，而緊張性光刺激則將其雌性偏好轉(zhuǎn)變?yōu)樾坌云谩?/p>

　　進一步，作者通過微碳纖電極電化學記錄和電生理記錄發(fā)現(xiàn)，時相性放電可觸發(fā)DA高濃度快速釋放，選擇性激活NAc區(qū)D1R神經(jīng)元，進而促進雌鼠的雌性社交偏好；而緊張性放電則導致DA持續(xù)低濃度釋放，對D2R神經(jīng)元的抑制性增強，進而促進其雄性社交偏好。因此，雌性個體通過DA獎賞通路放電模式的切換選擇性調(diào)控下游神經(jīng)元，最終決定其社交性偏好。

　　綜上，研究發(fā)現(xiàn)，雄雌個體在正常生理條件下均表現(xiàn)為雌性偏好，但在生存威脅下則會轉(zhuǎn)變?yōu)樾坌陨缃黄茫€揭示了社交性偏好的DA性二態(tài)神經(jīng)環(huán)路新機制，中腦多巴胺獎賞系統(tǒng)是決定這一行為決策的核心機制，但雄性個體與雌性個體采用了不同的環(huán)路決策機制。

　　參考文獻：

　　https://www.science.org/doi/10.1126/science.adq7001