神奇 "开关"！两种神经细胞或调控雄性交配和攻击行为
最新研究发现，在啮齿动物中，有两种神经细胞可能是雄性交配和攻击行为的 "开关"。这些神经元似乎在大脑的两个部分——后杏仁核和下丘脑后区之间发送信号，共同调节包括恐惧、焦虑和进攻性在内的情绪。
雄性小鼠体内有一个与海马体联络的杏仁核细胞群（MPN 信号细胞），在来自纽约大学格罗斯曼医学院的一项实验中，当研究人员阻断其信号时，小鼠交配变得困难。而当该信号被加强时，动物不仅能够交配，而且即使面对没有性接受的雌性，也会频繁反复地求爱，这种行为在通常情况下是观察不到的。
在该实验中，研究人员发现：后杏仁核（PA）内的雌激素受体α（Esr1）表达细胞是下丘脑兴奋性输入的主要来源，还是驱动雄性小鼠交配和战斗的关键介质。他们发现了两个不尽相同的 PA 亚群，它们在连通性、基因表达、体内反应和社会行为相关方面存在差异。投射到 MPN 的 PAEsr1+ 细胞在交配过程中被激活，是雄性性行为的必要和充分条件，而投射到 VMHvl 的 PAEsr1 细胞在雄性间的攻击过程中被激发并进一步促进攻击行为。这些发现表明，PA 是控制雄性攻击和繁殖行为的一个关键节点。
为什么要研究社会行为？
性行为和攻击行为是大多数脊椎动物甚至无脊椎动物非常重要的生存和繁殖的基础。视前内侧核 (MPN) 和腹内侧下丘脑的腹外侧亚核 (VMHvl) 分别是介导雄性性行为和攻击行为的重要区域。虽然已经发现了对 VMHvl 和 MPN 的关键抑制性输入，但对影响社会行为的下丘脑外侧部兴奋性输入仍然令人难以捉摸。几十年的研究（主要是在啮齿类动物中进行的研究）发现了几个关键的下丘脑区域，这些区域对社会行为至关重要。
MPN 对于雄性的性行为来说是不可或缺的。MPN 的病变、切除和化学及光遗传失活会抑制雄性的性行为，而性激素补充剂和电、化学及光遗传激活则有利于交配。
同时，VMHvl 对于雄性间的斗争是必不可少的。VMHvl 细胞的切除或失活会抑制动物的攻击性，而电、药物遗传和光遗传的激活则会引起对自然和次优目标的即时攻击，如无生命的物体。尽管我们对下丘脑在社会行为中的作用越来越重视，但对下丘脑外侧区控制攻击和交配 “机制” 仍不完全了解。
早期的逆行追踪研究显示，杏仁核和终纹床核（BNST）是 MPN 和 VMHvl 的主要上游通路。在杏仁核内，内侧杏仁核 (MeA) 受到的关注颇多，因为它从副嗅球接受密集的输入，这是一个专门处理信息素的区域。即刻早期基因图谱和体内标记显示了 MeA 细胞在同种嗅觉暗示作用下活性增加，尽管 MeA 细胞在性行为和攻击行为中的反应仍未可知。最近对 MeA（MeApd）外侧部分进行精确定位的功能研究显示，GABA 能 MeApd 细胞可以促进攻击行为，但不能促进性行为。
MPN 和 VMHvl 的兴奋性输入如何影响社会行为？
一项早期的研究表明，将 L - 谷氨酸注入下丘脑后，可以激起猫的攻击性。据 MPN 的微透析显示，在雄性性行为的过程中，谷氨酸会逐渐增加。向 MPN 中注入谷氨酸摄取抑制剂有利于动物交配。这些早期的研究结果表明，下丘脑内侧的兴奋性谷氨酸输入对性行为和攻击行为都是必不可少的，但这些兴奋性输入的来源是什么？
由于 MPN 和 VMHvl 有助于不同的社会行为，研究人员假设投射到 MPN 和 VMHvl 的 PA 并非相同的神经细胞，并在雄性的性行为和攻击行为中发挥不同的作用。投射到 MPN(PAMPN)的 PA 细胞大量存在于 PA 的前部背侧 (图 1a,b,e)，而投射到 VMHvl ( PAVMHvl ) 则集中在整个前后轴的 PA 中(图 1c-e)。
图 1 丨 MPN 和 VMHvl 的兴奋性输入（来源：上述论文）
为了比较同一动物中的 PAMPN 和 PAVMHvl 细胞，他们将 Alexa 荧光素 647 结合的霍乱毒素亚单 B（CTB）注入 VMHvl，将 Alexa 荧光素 555 结合的霍乱毒素亚单 B 注入 MPN，发现 PAVMHvl 和 PAMPN 细胞在单细胞水平下是截然不同的。
雄性 PAEsr1+细胞为 MPNEsr1 + 和 VMHvlEsr1+ 细胞提供单突触兴奋性输入
在这项研究中，他们发现 PA 是雄性小鼠的攻击和交配回路中的一个关键节点。具体来说，他们发现了两个基本不同的 PA 亚群，它们分别投射到 MPN 和 VMHvl，并且每个亚群在雄性小鼠中都具有重要的社会功能。在投射到 MPN 或 VMHvl 的 PA 细胞中，不到 10% 的细胞投射到这两个区域。PAEsr1+VMHVl 神经元随着性行为的推进而逐渐增加活性，是该行为的必要和充分条件。相比之下，PAEsr1+VMHVl 细胞在性行为中仅起次要作用，主要在雄性间攻击时兴奋，驱使攻击行为。细胞类型特异性追踪显示，PAEsr1+MNP 和 PAEsr1+VMHVl 细胞从海马区获得丰富的输入，并密集地投射到下丘脑内侧以及犁鼻器通路。
图丨通路研究（来源：上述论文）
PA 神经元对于雄性性行为和攻击行为来说至关重要
约三十年前，Canteras 等人对 PA 进行了经典的顺行追踪，揭示了其对下丘脑内侧的密集投射，并据此提出了 PA 在社会行为中的作用。尽管有了这一早期的见解，但 PA 在雄性的社会行为中的功能作用尚未得到研究。最近，Zha 等报道了 PA 中 Vglut1 表达的细胞投射到 VMHvl 可以双向调节雄性的攻击性。这一发现与研究人员的研究结果基本一致，表明 PAEsr1+VMHVl 细胞在雄性的攻击行为中具有关键作用。
然而，PAEsr1+VMHVl 细胞很可能比 PAVglut1+VMHvl 细胞更容易加剧雄性的攻击性，因为相比 PAEsr1+VMHVl 细胞，PAEsr1+VMHVl 在雄性考察和攻击过程中持续地增加 Ca2+ 水平。事实上，虽然超过 95％的 Esr1 + 细胞表达 Vglut1，不到一半的 Vglut1 + 细胞表达 Esr1（扩展数据图 2）。
PA 作为社会行为的关键节点的发现，进一步验证了运动皮质控制图谱的存在。PA 是潜在的一个特别的 "皮层"，可以控制一组刻板动作（stereotypical movements），构成先天的社会行为。这项研究为理解社会行为如何在回路上运作提供了一个新的框架，并为研究先天行为的神经生成开辟了新的途径。
责任编辑：冯丹丹
参考：
https://nyulangone.org/news/brain-cell-types-identified-may-push-males-fight-have-sex
https://www.nature.com/articles/s41593-020-0675-x#Abs1
https://www.prnewswire.com/news-releases/brain-cell-types-identified-that-may-push-males-to-fight-and-have-sex-301099337.html
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