母鼠分离与同胞陪伴促进小鼠幼崽气味偏好学习:断奶前心理独立的新证据

【字体: 时间:2025年02月26日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为探究小鼠幼崽在哺乳后期气味偏好学习及心理断奶相关问题,日本福井大学研究人员用 4 - 甲基噻唑(4MT)和丁香酚(EG)等开展研究,发现母鼠分离和同胞陪伴可促进气味偏好学习,暗示小鼠心理断奶可能在生理断奶结束前开始,为理解动物及人类心理发展提供参考。

  

研究背景

在哺乳动物的成长历程中,从断奶到心理独立的过渡阶段至关重要。对人类而言,这一过程漫长且复杂,受多种生物、社会和认知因素影响。相比之下,许多非人类哺乳动物在断奶后能迅速走向独立,如偶蹄动物和食肉动物,它们在短暂依赖亲代后,快速学习生存技能并分散生活。
在啮齿动物中,发育转变发生在哺乳期。早期(出生后 0 - 9 天),幼崽压力敏感性低,在中性气味与电刺激配对时会表现出气味偏好。中期(10 - 15 天),压力敏感性发展,除非母鼠在场缓解压力,否则气味偏好学习会受干扰。到了后期(16 天 - 断奶),母鼠的减压作用减弱,即使母鼠在场,联想学习也难以发生。虽然啮齿动物从母乳到固体食物的物理转变始于 17 天左右,约 28 天结束,但心理独立的具体时间尚不明确,而且其早期的生存能力使得在标准圈养条件下观察这一过程变得困难。
此外,在发育过程中,感觉系统通过基因编程和神经元活动逐渐成熟。在小鼠嗅觉系统中,新生儿关键期的气味诱发神经元活动驱动嗅觉印记,这依赖母鼠作为奖励以及幼崽体内的催产素,以形成有吸引力的气味记忆和社会联系。然而,人们对哺乳后期的气味偏好学习及相关信号系统知之甚少。
为了深入了解这一阶段小鼠的发育机制,日本福井大学的研究人员开展了相关研究,研究成果发表于Scientific Reports

研究方法

研究人员使用了 C57BL/6N 小鼠和催产素受体敲除(OTR-KO)小鼠。通过多种气味条件化方式,如气味乳头(odor-nip)条件化、气味母鼠分离(odor-dam-unpaired,DUP)条件化等,对小鼠幼崽进行处理。利用行为学实验,包括气味偏好测试,记录小鼠在不同气味环境中的行为,计算偏好指数(PI)。同时,通过检测血浆皮质酮浓度、原位杂交检测 c-fos 基因表达等方法,探究小鼠的应激反应和相关脑区的神经元活动。

研究结果

  1. 4MT 乳头条件化改变气味偏好:从出生后 12 天到 18 天,用 4MT 进行乳头条件化处理的小鼠幼崽,在 19 天的气味偏好测试中,对 4MT 表现出明显的趋近行为,而对照组(油乳头条件化)则表现出回避。这表明 4MT 乳头条件化有效改变了幼崽对 4MT 的行为反应,从回避转为趋近。
  2. 气味偏好记忆的获得与维持存在时间限制:延长 4MT 乳头气味化至 28 天并持续测试发现,随着哺乳后期的推进,4MT 乳头条件化组幼崽对 4MT 的偏好指数逐渐下降,到 29 天显著转变为回避,说明获得的 4MT 偏好会随哺乳重要性降低而逐渐消失。而且,14 天开始进行 4MT 乳头条件化的幼崽,在 19 天和 21 天不再表现出对 4MT 的偏好,表明 14 天开始条件化已超出 4MT 偏好获得的关键时期。
  3. 4MT 乳头条件化抑制应激反应:研究发现,4MT 暴露会使油乳头条件化幼崽血浆皮质酮浓度显著增加,而 4MT 乳头条件化幼崽则无此变化,说明 4MT 乳头条件化能有效抑制对 4MT 暴露的应激反应。同时,通过原位杂交检测发现,4MT 乳头条件化还抑制了与应激和疼痛相关脑区(如室旁核(PVN)、终纹床核(BNST)和中央杏仁核(CeA))的神经元活动。
  4. 催产素与气味偏好获得无关:对 OTR-KO 小鼠进行 4MT 乳头条件化,结果显示其仍能正常获得 4MT 偏好,表明催产素受体(OTR)对 4MT 偏好的获得并非必需。
  5. 4MT 乳头条件化导致母性关怀减少:观察发现,4MT 乳头条件化初期(前 30 分钟),母鼠哺乳频率降低,非哺乳时的静止频率增加,说明 4MT 乳头条件化会减少母性关怀,暗示母性关怀可能并非幼崽 4MT 偏好获得的必要条件。
  6. 母鼠分离可促进 4MT 偏好获得:采用 4MT 母鼠分离(4MT-DUP)条件化方法,即让幼崽在与母鼠分离的情况下暴露于 4MT 30 分钟,结果发现 4MT-DUP 条件化幼崽也表现出对 4MT 的偏好,表明母鼠在 4MT 暴露时的陪伴并非 4MT 偏好获得的前提,4MT-DUP 条件化可替代 4MT 乳头条件化。进一步研究发现,4MT-DUP 条件化幼崽在 13 天对 4MT 表现出回避,17 天和 19 天转变为偏好,说明这种回避并非天生,而是与母鼠分离相关,且随着时间推移,与母鼠分离的情感效价从负面转变为正面。
  7. 母鼠分离和同胞陪伴促进气味偏好学习:用中性气味丁香酚(EG)进行乳头条件化,EG 乳头条件化幼崽对 EG 无行为反应,而 EG-DUP 和 EG 母鼠配对(EG-DP)条件化幼崽均表现出对 EG 的偏好,且单独暴露于 EG(EG 简单暴露,EG-SE)的幼崽对 EG 呈中性行为,说明母鼠分离对气味偏好学习有促进作用。此外,单独进行气味条件化(如与母鼠和同胞都分离)会抑制 EG 和 4MT 偏好的获得,表明同胞的存在对母鼠分离时的气味偏好获得至关重要。

研究结论与意义

本研究表明,4MT 乳头条件化在哺乳后期(12 - 18 天)能改变小鼠幼崽对 4MT 的行为,从回避转为趋近,同时抑制与 4MT 暴露相关的恐惧和焦虑反应。虽然催产素在母婴联系中起重要作用,但 OTR 敲除不影响 4MT 偏好获得,暗示母婴联系可能与气味偏好获得无关。延长 4MT 乳头条件化发现,获得的 4MT 偏好随哺乳结束逐渐消失,且存在偏好获得的敏感时期。4MT-DUP 条件化研究揭示,母鼠分离在早期(13 天)具有负面效价,后期(17 天)转变为正面,这可能标志着小鼠心理独立的开始。
该研究还发现,气味 - DSUP 条件化抑制气味偏好获得,而气味 - DUP 条件化促进其获得,说明同胞在母鼠分离时对幼崽气味偏好学习有调节作用。这些结果表明,小鼠心理独立可能在哺乳后期开始出现,为理解动物心理发展机制提供了新视角,也为研究人类青春期心理发展提供了潜在参考。同时,研究结果强调了断奶时间应与心理独立开始时间相匹配的重要性,有助于优化动物饲养和管理策略,减少早期断奶可能带来的不良心理影响。
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