大师级女科学家《Nature》第一次揭示父母行为的神经回路

【字体: 时间:2018年04月13日 来源:生物通

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  科学家们第一次在小鼠中解析协调养育行为的大脑回路。

  

生物通报道:科学家们第一次在小鼠中解析协调养育行为的大脑回路。

霍华德休斯医学研究Catherine Dulac领导的研究组发现,大脑中有20多个不同区域组成了这一“育儿控制中心”脑回路,其中不同的神经元会刺激小鼠抚育年轻动物的行为和激素变化。

这一研究成果公布在4月11日的Nature杂志上。Dulac是一位杰出的脑科学领域科学家,她在哺乳动物嗅觉信号分子机制方面获得了重要的突破,而且这位女科学家还发展了一种全新的筛选技术,以及一种从单个神经元中克隆基因的新方法。

对于这一最新成果,她表示,“还没有人在这个层面上详细剖析这一复杂的社会行为。”

虽然目前还不清楚人类和其他动物是否也有在小鼠中发现的这种大脑回路。但Dulac指出,已经发现控制小鼠基本行为的神经元,在其他脊椎动物中也确实存在。

她说,研究大脑如何控制亲子关系可能有一天能帮助研究人员解决产后抑郁症患者的问题。

Dulac对控制子女养育的大脑回路十分好奇,这不仅因为这必须协调许多不同的活动,而且男性和女性之间还存在重要差别。

雌性小鼠无论是否拥有自己的幼鼠,都会表现出母性行为。但雄性小鼠则不会,除非它们近期有交配,否则雄性老鼠不会出现这种养育本能。它们对幼鼠的行为通常是侵略性的,但是交配后三周(幼鼠出生的时间),事情就会发生变化。

“雄性小鼠会停止对幼鼠的攻击,它们的行为看起来与女性的行为会完全一致”,Dulac说。

这些小鼠花时间建筑巢穴,与幼鼠靠在一起,梳理它们。它们变得对与成年雌鼠的交往不那么感兴趣,激素水平也会改变。“大脑中有许多神经回路被修改。”

几年前,Dulac和她的团队在大脑中发现了一组神经元:内侧视前区(MPOA,medial preoptic area),表现母性或父性行为的动物,其MPOA活性会增强。

在最新这项研究中,研究人员追踪育儿控制中心的神经连接,发现所有这些细胞都会表达一种神经肽——甘丙肽。

研究显示,育儿中心从20个不同的大脑区域接收信号,并将信息传递给多个区域。

Dulac说,每个单独生成甘丙肽的神经元只能投射到一个区域,这表明细胞亚群具有不同的功能。

为了了解这些功能,Dulac实验室的博士后研究员Johannes Kohl利用光遗传技术操纵不同组细胞的活性。其中一组即为periaqueductal gray,是大脑运动前区中的一个灰质区域。

另一组甘丙肽神经元则是向腹侧被盖区发送信号,这是大脑奖励中心的关键组成部分。激活这些神经元会显著增加了动物与幼崽互动的动机。当研究人员开启这些细胞时,雄性和雌性小鼠都会将努力通过笼内的塑料障碍物,达到另一侧的幼鼠处。然而,激活这些细胞对动物的养育行为没有影响。

此外,传递给大脑下丘脑激素调节区的细胞似乎也会调节亲代相关的激素,如催产素,加压素和应激激素促肾上腺皮质激素释放激素。

(生物通:万纹)

原文检索:

Johannes Kohl et al., "Functional circuit architecture underlying parental behavior." Nature. Published online April 11, 2018. doi: 10.1038/s41586-018-0027-0




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