利用光遗传研究：控制交配行为的基因表达

无论大小，动物们都具有躲避捕食者、交配、保护领地的本能行为。在生命的初始阶段，大脑神经是如何编辑这些动物本能的呢？

　　

生物通报道：动物与生俱来的一些生理行为，如交配、领地行为、躲避天敌等，是被哪些细胞控制的呢？美国“国家儿童健康系统”的研究表明，大脑内侧杏仁核内，从两种前体细胞分化而来的神经元参与了固有的繁殖和攻击行为。

这项发表在eLife杂志上的发现有助于解释胚胎发育中，本能行为神经发育过程。

一种前体细胞能够表达名为Dbx1的发育调控转录因子；另一种前体细胞表达Foxp2，这是一种叉头框（Fox）转录因子，有研究表明Foxp2是人类语言表达的必须要素。来源于这两种前体细胞的神经细胞在某些特定情境下被激活，男性和女性在这些情境下的激活模式具有差异。

“由于这些行为基本上是不可改变的（hard wired），因此我们认为一定是在胚胎发育时期便已经形成了这种神经回路，”国家儿童健康系统神经科学研究中心的首席研究员Joshua G. Corbin博士说。“在胚胎发育时期，我们确定了这些神经元的起源和它们的发育，最令人惊讶的是，位于男性和女性大脑中的同一类群神经元对交配信号的反应完全不同。”

大脑边缘系统将环境信息、社会信息与压倒性的生存本能需求编织整合后，控制身体产生恰当的行为反应。这项重要信息处理活动发生在大脑杏仁核的内侧亚核，该内侧杏仁核能够直接接收来自嗅觉系统的信号。各物种能够通过嗅觉感受器接收、处理来自外界的化学信号，大脑根据嗅觉系统的输入信息调节本能行为。因此，研究人员推测，内侧杏仁核参与了动物的本能行为调控。

为了测试这个假设，研究人员设计了三组本能实验动物模型：1.将入侵者放入雄性动物的笼子，来测试领土保护行为；2.将处于哺乳期的雌性动物的幼崽拿走后，将一个雄性动物放入笼子；3.仅将处于哺乳期的雌性动物的幼崽拿走，不引入入侵动物。

然后，研究人员测试了实验对象的Dbx1转录因子的激活，以及细胞内Foxp2的表达。研究发现，在交配活动中内侧杏仁核的Foxp2基因的表达以及Dbx1介导的转录激活在两种性别之间的差异最大。

“内侧杏仁核内的神经元就像一个开关，告诉男性和女性的大脑如何应对接收到的交配信息。” Corbin说。

研究小组在确定这样一群特定的神经元后，进一步地挑战了操纵这些神经元。

研究人员通过特定波长的光来开启或关闭神经活动。“为了了解大脑某一部分的调节行为，我们可以沉默一些神经元，然后观察那些特定的神经元的活动。或者，我们也可以短暂地激活特定神经元，观察与之对应的行为。我们也正在试图了解哪些基因参与了这些神经元的发育。到目前为止，我们已经发现了许多基因，这些基因同时也是自闭症的易感基因。据我们所知，自闭症患者的大脑边缘系统功能失调，因此在自闭症患者的大脑发育过程中，这些关系到生存的本能反应的相关基因出现异常也不无道理。”Corbin补充道。

原文标题：Embryonic transcription factor expression in mice predicts medial amygdala neuronal identity and sex-specific responses to innate behavioral cues

生物通：欧阳沐