Cell子刊：胡海嵐團(tuán)隊揭示大腦中勝利環(huán)路和失敗環(huán)路的相互作用影響社會地位

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作者：王聰來源：生物世界

2024-12-12

社會競爭決定了社會地位等級，它深刻地影響著動物的行為和健康。背內(nèi)側(cè)前額葉皮層在調(diào)節(jié)社會競爭中發(fā)揮著基本作用，但目前尚不清楚dmPFC如何通過其下游神經(jīng)環(huán)路來協(xié)調(diào)與勝利和失敗相關(guān)行為。

社會競爭決定了社會地位等級，它深刻地影響著動物的行為和健康。背內(nèi)側(cè)前額葉皮層（dormedial prefrontal cortex，dmPFC）在調(diào)節(jié)社會競爭中發(fā)揮著基本作用，但目前尚不清楚dmPFC如何通過其下游神經(jīng)環(huán)路來協(xié)調(diào)與勝利和失敗相關(guān)行為。

2024年12月11日，浙江大學(xué)胡海嵐團(tuán)隊在 Cell 子刊 Neuron 上發(fā)表了題為：Deconstructing the neural circuit underlying social hierarchy in mice 的研究論文。

該研究解析了小鼠社會地位等級的神經(jīng)環(huán)路，dmPFC-DRN環(huán)路和dmPFC-PAG環(huán)路促進(jìn)社會競爭的勝利，而dmPFC-aBLA環(huán)路促進(jìn)了社會競爭中的失敗，dmPFC中的兩種神經(jīng)元相反地調(diào)節(jié)社會競爭，失敗環(huán)路抑制勝利環(huán)路。這種相互對抗的作用可能代表了mPFC通過自上而下的控制來協(xié)調(diào)復(fù)雜行為的核心原則。

Deconstructing the neural circuit underlying social hierarchy in mice

與支配行為相關(guān)的人格特質(zhì)，例如堅持不懈或動機(jī)驅(qū)力，需要更高的大腦皮層功能。前額葉皮層（PFC）已被證明在人類、靈長類動物和嚙齒類動物中編碼著支配地位和競爭成功。對背內(nèi)側(cè)前額葉皮層（dmPFC）神經(jīng)元的突觸強(qiáng)度或神經(jīng)活動進(jìn)行雙向調(diào)節(jié)，可調(diào)節(jié)鉆管測試、獎勵競爭和覓食競爭中的競爭結(jié)果和支配地位。這些研究共同指向了dmPFC是在進(jìn)化過程中保守的支配等級的調(diào)節(jié)樞紐。雖然我們已經(jīng)研究了社交競爭中dmPFC的上游丘腦輸入，但我們?nèi)匀蝗狈mPFC如何協(xié)調(diào)下游輸出以指揮復(fù)雜支配行為的全腦視角。

作為一個聯(lián)合執(zhí)行中心，mPFC接收和整合來自多個感覺模態(tài)的輸入，并廣泛投射到整個大腦的不同區(qū)域，包括皮層、皮層下和腦干。

通過這些預(yù)測，mPFC對多種行為施加自上而下的控制，包括情緒調(diào)節(jié)、決策、獎勵尋求、努力行為、動機(jī)和認(rèn)知靈活性。特別是，一系列優(yōu)雅的研究確立了mPFC投射在調(diào)節(jié)各種社會行為中的作用，例如社交趨近回避（mPFC-BLA）、社交學(xué)習(xí)（mPFC/ACC-BLA、mPFC-l/vlPAG）、獎勵競爭（mPFC-LH）、社交偏愛（mPFC-NAc）、社交挫?。╩PFC- PAG）和社會競爭（mPF-NAc和mPFC-VTA）。

通常，mPFC的投射神經(jīng)元呈層流組織，廣泛分布于第2-6層。其中，BLA投射的神經(jīng)元多位于2/3層，NAc投射的神經(jīng)元多位于2/3層和5a層，彼此重疊較少。其他皮層下區(qū)域，包括PAG、DRN、LH和VTA，主要接收來自第5層的輸入。

雖然參與社會支配調(diào)節(jié)的mPFC下游環(huán)路剛剛開始被識別，但這些不同的回路如何參與社會競爭，以及mPFC如何通過其輸出通路將與支配相關(guān)的感覺運動信息傳播到行為決策中，仍有待探索。

在這項最新研究中，為了闡明dmPFC控制社會競爭的下游通路，研究團(tuán)隊系統(tǒng)篩選了社會競爭后dmPFC下游腦區(qū)的c-Fos免疫反應(yīng)模式。通過全腦c-Fos映射、纖維光度測量和基于光遺傳學(xué)或化學(xué)遺傳學(xué)的操縱，研究團(tuán)隊在小鼠的背內(nèi)側(cè)前額葉皮層（dmPFC）下游識別出了功能上分離的與勝利和失敗相關(guān)的神經(jīng)環(huán)路。

具體來說，dmPFC的第5層神經(jīng)元向中縫背核（DRN）和水管周灰質(zhì)（PAG）投射，促進(jìn)社會競爭；而dmPFC的第2/3層神經(jīng)元向前基底外側(cè)杏仁核（aBLA）投射，則抑制社會競爭。逆行示蹤和通路特異性光纖光度測定實驗表明，小鼠在鉆管測試競爭中進(jìn)行用力推擠時，勝利和失敗相關(guān)的投射神經(jīng)元在功能上分離，并表現(xiàn)出相反的動態(tài)活動變化。在體和體外電生理記錄顯示，失敗環(huán)路對勝利環(huán)路有抑制作用。

該研究的核心發(fā)現(xiàn)：

dmPFC-DRN環(huán)路和dmPFC-PAG環(huán)路促進(jìn)社會競爭的勝利；

dmPFC-aBLA環(huán)路促進(jìn)了社會競爭中的失敗；

dmPFC第2/3層和第5層神經(jīng)元相反地調(diào)節(jié)社會競爭；

失敗環(huán)路抑制勝利環(huán)路。

相互對抗