早期伏隔核Shank3表达下调损害雄性小鼠社交条件反射行为的机制研究

这篇研究揭示了早期发育阶段伏隔核(NAc)中支架蛋白Shank3的下调如何通过影响中脑边缘多巴胺(DA)通路，导致雄性小鼠在社交工具性任务(SIT)和条件性位置偏好(CPP)范式中的表现缺陷。研究采用AAV介导的RNA干扰技术，在出生后5-6天(P5-P6)实现NAc特异性Shank3敲低(Shank3-NAcKD)，发现该操作不影响自由社交互动，但显著损害操作性条件反射和社交关联学习。通过深度学习(DLC)行为分析发现，突变小鼠表现出异常的探索策略分配，为自闭症谱系障碍(ASD)的社交动机缺陷提供了新的神经机制解释。

　　

早期伏隔核Shank3表达下调的行为学后果

ABSTRACT

自闭症谱系障碍(ASD)是一种以社交互动减少、重复行为和兴趣受限为特征的神经发育障碍。SHANK3作为兴奋性突触后支架蛋白，其突变与ASD、精神分裂症和智力障碍密切相关。研究表明，中脑边缘多巴胺通路对Shank3扰动特别敏感。先前工作发现，出生后早期伏隔核(NAc)的Shank3下调(Shank3-NAcKD)会损害三室测试中的社交偏好。本研究进一步探讨了这种操作对社交条件反射范式的影响。

3.1 早期NAc的Shank3下调不影响自由社交互动

实验采用AAV1-GFP-U6-scrmbshRNA(对照组)和AAV5-ZacF-U6-luczsGreen-shShank3(实验组)病毒，在P5-P6阶段进行NAc双侧注射。成年后测试显示，shShank3小鼠与陌生幼鼠的自由互动中，嗅探时间、自我理毛、直立和挖掘行为与对照组无显著差异。这表明在无竞争刺激的环境中，NAc的Shank3下调并不影响基础社交探索行为。

3.2 NAc的Shank3下调导致社交工具性任务缺陷

在为期25天的社交工具性任务(SIT)中，shShank3小鼠表现出显著的学习障碍。训练分为10天塑造期和15天工具期，成功标准为连续3天杠杆按压≥10次。结果显示：

• 对照组杠杆按压次数随时间显著增加，而shShank3组改善有限

• 最后3天测试中，shShank3组按压次数显著少于对照组

• 学习者比例：对照组80% vs shShank3组37.5%

• 门开放时间利用率和社交奖励获取效率均显著降低

这些发现提示，NAc的Shank3缺失可能影响社交动机维持或工具性学习本身。

3.3 社交条件性位置偏好受损

在5天CPP范式中，对照组成功建立了对社交配对室的偏好，而shShank3组未能形成这种关联。值得注意的是：

• 两组运动距离无差异，排除活动度干扰

• 通过DeepLabCut追踪10个体表标记点，VAME分析识别出41种行为模式

• 对照组在社交配对室显著增加探索性行为模式(如行走伴嗅探)

• shShank3组表现出独特的探索分配：在非配对室增加行走模式，在社交室增加嗅探模式

这种异常的探索策略分配，反映了Shank3-NAcKD小鼠对社交相关线索的定向探索存在缺陷。

4 讨论

研究首次系统评估了发育关键期NAc的Shank3下调对不同社交行为范式的影响。主要发现包括：

1. 自由互动与三室测试结果的分离，提示环境约束对表型表达的重要性

2. SIT和CPP双重缺陷支持"社交奖励处理障碍"假说

3. 行为模式分析为ASD的探索异常提供了量化指标

特别值得注意的是，早期干预(P5-P6)比成年期干预更能诱发行为缺陷，这与Shank3在突触发育关键期的作用相符。既往电生理研究显示，该操作会导致D1R-MSNs过度兴奋，可能是行为缺陷的神经基础。

研究也存在若干局限：未检测雌性表型、可能存在的脱靶效应、以及未完全排除一般学习障碍的干扰。未来研究可结合细胞特异性操纵和更精细的行为分解，进一步阐明Shank3异构体在特定神经环路的贡献。这些发现为理解ASD异质性提供了重要线索，强调了发育时空特异性在神经精神疾病建模中的关键作用。