社会再群化通过逆转前额叶PV神经元周围网络(PNNs)异常修复断奶后社交隔离诱导的雄性小鼠社交行为缺陷

【字体: 时间:2025年09月20日 来源:Neuroscience 2.8

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  本研究针对早期社交隔离导致成年期行为异常及神经机制不明的问题,探讨了青少年期社会再群化对行为缺陷和脑内PV神经元周围网络(PNNs)的修复作用。研究发现,隔离导致小鼠社交过度活跃和运动减少,而再群化可逆转社交缺陷,但增加了焦虑样行为;分子层面,再群化成功逆转了前额叶皮层(PFC)中PNNs覆盖PV细胞比例的隔离性降低,表明其行为改善与特定脑区PV神经元可塑性恢复密切相关。该研究为神经发育障碍的干预策略提供了重要实验依据。

  

早期生活阶段的社交体验对神经系统的成熟和个体行为发展具有深远影响。越来越多的证据表明,青少年期社交剥夺不仅会导致长期行为异常,还可能增加罹患神经精神疾病的风险,例如焦虑症、抑郁症、精神分裂症和自闭症谱系障碍。特别是在COVID-19大流行期间,许多儿童和青少年经历了长时间的社交隔离,这为他们后来的心理适应和社会行为带来严峻挑战。尽管临床观察和动物模型均提示,早期社交隔离可引起多种行为缺陷,但其背后的神经生物学机制,尤其是关键细胞和分子层面的变化,仍不完全清楚。

近年来,表达小白蛋白(Parvalbumin, PV)的GABA能中间神经元及其周围的细胞外基质结构——周围神经元网络(Perineuronal Nets, PNNs)——被认为是大脑可塑性和网络功能调节的重要基础。PNNs通常在青春期晚期至成年早期发育成熟,它们像“分子刹车”一样包裹PV神经元,限制其过度可塑性,从而帮助稳定神经回路。研究表明,早期社交隔离会干扰PNNs的正常形成,这可能进一步导致PV神经元功能失调和行为异常。然而,社交环境的重建——即“再群化”(regrouping)——是否能够逆转这些异常,目前仍缺乏系统性的研究。

为此,来自俄亥俄州立大学心理学系的研究团队在《Neuroscience》上发表了一项研究,旨在阐明再群化干预是否能够改善由断奶后社交隔离引发的行为缺陷,并探索其与前额叶皮层(Prefrontal Cortex, PFC)和海马体中PNNs及PV神经元变化之间的关联。

该研究以雄性C57BL/6J小鼠为对象,将其分为三组:从出生后第21天(PD21)起群饲养的对照组、持续隔离饲养的孤立组,以及在PD44时将此前隔离的小鼠重新群居的再群化组。所有行为测试在PD63–67期间进行,包括旷场实验(Open Field, OF)、新物体识别(Novel Object Recognition, NOR)、Y迷宫(Y-maze)和社交互动测试(Social Interaction, SI)。之后利用免疫组化技术结合立体学计数方法,定量分析了前额叶、背侧和腹侧海马中PV阳性细胞、PNNs以及被PNNs包裹的PV细胞数量。

行为结果表明,社交隔离导致小鼠在旷场中的总运动距离减少,表现为运动活性下降;与此同时,这些小鼠在社交互动测试中表现出“过度社交”,例如更频繁地发起主动社交和寻求社交行为。而再群化处理显著逆转了这种社交过度活跃,使其恢复到与正常群养小鼠相当的水平。但值得注意的是,再群化组小鼠也表现出更明显的焦虑样行为,例如在旷场中心区域的探索次数和距离均显著减少。在认知方面,研究未发现不同饲养条件对新物体识别记忆或Y迷宫空间工作记忆产生显著影响。

在分子层面,研究团队发现社交隔离显著降低了前额叶皮层中被PNNs包裹的PV细胞比例,而再群化则完全逆转了这一现象,甚至还增加了PNNs的总数量。此外,PNNs的数量以及被包裹的PV细胞比例与小鼠在社交测试中的主动社交行为呈显著负相关,提示前额叶PNNs的正常化可能是社交行为恢复的重要基础。与此相反,背侧海马各区(CA1、CA3和齿状回)的PV和PNN指标在各组间均无显著变化,说明该脑区对本次实验中的社交干预不敏感。然而在腹侧海马CA3区,再群化却导致PV细胞总数以及被PNNs包裹的PV细胞数量显著减少,研究者推测这一变化可能与再群化组小鼠表现出的焦虑样行为有关。

综上所述,该研究说明,青少年期社交隔离会导致小鼠出现特定的行为异常——包括运动减少和社交过度活跃,而通过中青春期实施再群化干预,可在一定程度上逆转这些社交行为缺陷,但也可能引发焦虑样行为。这些行为变化与前额叶皮层中PNNs的重构以及腹侧海马CA3区PV神经元的变化密切相关,表明再群化可能通过脑区特异性的机制调节PV中间神经元的可塑性,进而影响行为输出。

该研究不仅深化了我们对社交环境如何影响大脑发育和行为的理解,也为未来开发针对社交缺陷相关疾病(如自闭症或社交焦虑)的干预策略提供了潜在的细胞靶点。例如,通过调控PNNs的成熟度或PV神经元的功能,或许能够更精确地干预由早期不良社会环境所引发的神经行为异常。未来的研究可进一步结合性别比较、不同再群化起始时间点以及分子介入手段(如使用ChABC酶降解PNNs),以更全面揭示其因果机制及转化潜力。

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