胡海岚研究组：关键基因决定社会等级

　　

生物通报道：两只小鼠在窄长的管道中狭路相逢，窄小的空间注定其中一只要被逼后退。等级高的小鼠占据有利地势，要逼退比它等级低的小鼠，但是没有想到低等级的小鼠这一次突破了等级限制，率先逼退了对面的小鼠……这不是什么动画片中的场景，而是由中科院上海生科院神经科学研究所的研究人员主导的一项重要研究：通过基因改变神经环路，调控动物社会等级。

这项研究由神经科学研究所的胡海岚研究员领导完成，胡海岚博士早年毕业于北京大学生物系，后赴美于加州大学伯克利分校获得博士学位，2008年加入中国科学院神经科学研究所，担任神经环路与行为可塑性研究组组长。其课题组主要从事可塑性的细胞与环路机制研究。文章的第一作者是博士生汪菲，其他研究人员包括朱鸿和研究助理朱军，朱鸿， 张琪，林展民。

这个令小鼠突破社会等级的基因就是GluR4，这一基因能表达一种称为AMPA受体的蛋白——这种蛋白能帮助信号在神经元之间快速传递。博士生汪菲将GluR4注入到一只小鼠大脑中，令其大量表达AMPA受体，从而加强了小鼠大脑中神经元之间的联系，就像在两座城市之间一夜建起了高速公路。

GluR4的作用环境是称为内侧前额叶(medial prefrontal cortex，mPFC)的大脑区域，这一区域被认为与社会认知相关。早在上个世纪80年底，科学家们就发现大鼠mPFCs区如果受到损伤，将降低其社会地位。汪菲等人发现社会等级高的小鼠，其mPFC的神经元之间的联系要强于下属小鼠。

而且他们发现通过基因操作改变大脑内侧前额叶内神经元之间联系的强度，能改变小鼠的社会等级。获得多剂量GluR4的小鼠，社会等级会提高，因此本文一开始描述的场景就出现了：这些曾经被迫掉头的小鼠，在狭窄的试管中能更多的强迫其它小鼠倒退回去。随着这些小鼠社会等级的提升，他们也更善于用更多高频的歌声来吸引雌性小鼠了。

相反，当研究人员通过注射GluR4的部分片段（GluR4Ct），来降低小鼠社会等级的时候，mPFC神经元联系减弱，这些小鼠在遇到曾经击败过的对手的时候，反而会后退，而且也更少的利用歌声来吸引异性。

这是为什么呢？大脑中什么发生了改变，导致了小鼠社会地位的变化呢？汪菲等人认为答案就是mPFC。这一区域曾被认为与社会行为和社会等级有关，无论是人类还是小鼠中，比如说当电脑游戏爱好者想到谁比他更强的时候，其mPFC脑区的活动就加强了。

mPFC就像社会行为的指导中心，能调控大脑其它区域释放激素和信号，从而影响从侵略性到恐惧的各项行为，如果改变mPFC中信号的强度，就会波及整个大脑，小鼠也许会变得更加具有侵略性，也许会变得更加胆怯。这一研究组目前正在寻找影响啮齿动物等级波动的因素。

大约在一个世纪前，我们就知道动物能形成社会等级。1921年，挪威科学家Thorleif Schjelderup-Ebbe在鸡中首次发现了这种等级制度。个体社会等级深刻的影响着个体的健康和生活质量，比如配对配偶，食物，以及环境处所的优先权。 等级现象很早就会出现——2岁儿童中就会出现等级。

但是很少有人会去探究不同社会等级在大脑中的表现，这项研究不仅开启了这一空白研究，而且发现调控大脑实际上就能改变小鼠的社会等级，这令人感到不可思议，而且如果想到将这一研究成果应用到人类身体，也许会令我们感到颇为不安——虽然人类社会等级关系复杂得多。

（生物通：王蕾）

本文参考：
http://blogs.discovermagazine.com/notrocketscience/2011/09/30/one-gene-turns-low-ranking-mice-into-alpha-rodents

原文摘要：

Wang, F., Zhu, J., Zhu, H., Zhang, Q., Lin, Z., & Hu, H. (2011). Bidirectional Control of Social Hierarchy by Synaptic Efficacy in Medial Prefrontal Cortex Science DOI: 10.1126/science.1209951
作者简介：

胡海岚
研究方向 情绪与社会行为的神经环路机制
神经元和神经环路的可塑性不仅是大脑学习和记忆的生理基础，而且在各种自适应(adaptive) 动物行为（比如成瘾， 抑郁症，和创伤后应激障碍）的形成中起到关键作用。 我们研究组致力于研究神经环路在这些动物行为中的可塑性以及其内在细胞分子机制。我们将利用电生理，钙影像和细胞，分子生物学等多层面研究手段，应用离体脑片，和整体动物模型对神经环路可塑性机理进行细胞和环路水平的研究。 我们的研究方向包括：
一、抑郁症的神经环路及分子机理。
  抑郁症影响着千万人的心理和生理健康。世界卫生组织的调查表明: 2020年，抑郁症将成为继心脏病之后影响世界人民健康的第二大症患。在全世界范围内至少有10％的人口受到过抑郁症不同程度的困扰。我们的课题通过使用抑郁症的动物模型，利用电生理和钙影像的方法，对比 抗抑郁动物和抑郁易感动物的相关神经环路的兴奋性和可塑性的差别。同时，应用高通量定量蛋白质组学的方法我们已系统筛选出在抑郁动物个体中有异常表达的基因。在此基础上,我们将结合药理学, 基因技术和病毒载体进行在体研究，以求达到调节相关神经环路和治疗抑郁症的目的。

二、社会等级的神经环路机制。
  社会等级是具有社会性动物群体中非常基本的行为范式。它利于群体的稳定性，并且根据等级位置对个体的多项生理指标和健康状态有显著的影响。关于社会等级的环路机制所知甚少。我们组前期的工作表明在大脑特定脑区增强神经元的活性可以增加动物的社会等级；反之，减少该脑区神经元活性会导致社会等级的降低。这些证据强烈提示了相关脑区在调节社会等级中的重要作用。

获奖情况
2010 上海浦江人才计划
2009 中科院****择优
2003-2006 Damon Runyon Cancer Research Foundation Postdoctoral Fellowship
2002 International Brain Organization Fellowship for Woods Hole Neurobiology Course
1997－2002 Howard Hughes Medical Institute Predoctoral Fellowship