前额叶皮层背腹轴社会空间编码重构揭示小鼠社会行为神经机制

本研究通过记录小鼠前额叶皮层（PFC）单神经元活动，揭示了社会情境如何动态调制空间表征。研究人员设计四种社会情境任务，结合Neuropixels探针记录技术，发现PFC神经元存在社会空间重映射现象，且社会与空间编码沿背腹轴呈梯度分布：背侧区域（如dACC、PL）偏好空间编码，腹侧区域（如IL、DP）偏好社会编码。该研究为理解社会认知与空间导航的神经整合机制提供了重要依据。

　　

在自然界中，动物需要同时处理空间信息和社会信息——既要躲避天敌、寻找食物，又要识别同伴、规避竞争者。这种社会空间整合能力对生存至关重要。长期以来，大脑的空间表征研究主要集中于海马体，发现了位置细胞、网格细胞等多种空间编码神经元。然而，社会信息如何影响空间表征，以及大脑如何整合社会与空间信息，仍是未解之谜。

前额叶皮层（Prefrontal Cortex, PFC）作为高级认知中枢，同时参与空间导航和社会行为。研究表明，小鼠PFC涉及目标导向行为、轨迹规划和社会决策，但其在社会空间信息整合中的具体作用尚不清楚。特别是在不同社会情境下，PFC的空间表征如何变化，是否存在功能分区，这些问题亟待探索。

为此，Lear Cohen等人在《Cell Reports》上发表了题为“Social remapping of spatial coding along the dorsoventral axis of the mouse prefrontal cortex”的研究论文。该研究通过精确设计的实验和先进神经记录技术，系统揭示了小鼠PFC在社会空间编码中的重要作用及其背腹轴功能梯度。

研究人员运用了多项关键技术：首先，通过Neuropixels 1.0探针植入技术，同步记录小鼠PFC五个亚区（dACC、PL、IL、DP、TTd）的单神经元活动；其次，采用四种社会行为范式（社会偏好SP、性别偏好SxP、情绪状态偏好ESPi和ESPs任务），创设不同社会情境；第三，利用DeepLabCut进行无标记位姿估计，精确追踪动物行为；最后，通过互信息（MI）计算和ISI置换检验等统计方法，量化神经元的社会与空间编码特性。

行为与神经元偏好在社会空间中的相关性

研究发现，小鼠行为偏好与神经元活动在社会空间中存在显著相关性。通过计算行为对比指数（BCI）和神经元对比指数（NCI），发现两者在整体上显著相关（Spearman cc=0.523, p<0.001），但这种相关性沿PFC背腹轴逐渐减弱——从背侧dACC的最高相关（cc=0.66）到腹侧DP的最低相关（cc=0.32）。这表明PFC不同亚区在社会空间信息处理中存在功能分化。

社会情境下神经元空间偏好的差异

在不同社会任务中，PFC神经元的空间偏好表现出显著差异。在SP任务中，更多神经元偏好社会刺激侧而非物体侧；在SxP任务中，仅DP区神经元显示对雌性的偏好；而在ESPs任务中，对正常刺激的偏好沿背腹轴增加，在DP和TTd区达到峰值。这些结果表明，PFC的空间表征具有社会情境依赖性。

社会刺激诱导的PFC神经元位置重映射

研究发现了四种不同的神经元响应模式：社会位置重映射（social-place-remapping）、社会位置编码（social-place-coding）、社会速率调制（social-rate-modulation）和稳定空间偏好（stable-spatial-preference）。社会位置重映射神经元（占8.5%）在社交刺激出现时完全改变空间偏好；社会位置编码神经元（占6.6%）仅在社交情境下表现空间调谐；社会速率调制神经元（占10.5%）无空间调谐但发射率受社交刺激调制；稳定空间偏好神经元（占14.8%）保持空间偏好但部分神经元发射率受社交影响。这些模式体现了PFC神经元对社会空间信息的多维度编码。

社会与空间单元的背腹轴梯度分布

最显著的发现是社会与空间编码沿PFC背腹轴的梯度分布。空间编码单元（spatial units）主要分布在背侧dACC和PL区，而社会编码单元（social units）主要分布在腹侧IL和DP区。这种梯度分布在所有四种分类方法中均得到验证，表明PFC背腹轴存在从空间处理到社会处理的功能转变。

研究结论表明，小鼠前额叶皮层存在社会空间编码的功能梯度：背侧区域（如dACC、PL）更专注于空间信息处理，而腹侧区域（如IL、DP）更专注于社会信息处理。这种梯度分布可能反映了PFC与不同脑区的连接差异——背侧PFC更多连接运动和前运动区域，腹侧PFC更多连接边缘系统和神经调制中心。

该研究的重要意义在于首次揭示了PFC在社会空间信息整合中的功能组织原则，为理解社会认知和空间导航的神经基础提供了新视角。研究发现的社会位置重映射现象表明，PFC神经元能够根据社会情境灵活调整空间表征，这种灵活性可能是社会决策和情境行为适应的神经基础。此外，研究提供的详细功能分区图谱为未来研究PFC在社会行为障碍（如自闭症谱系障碍）中的作用提供了重要参考。

这些发现不仅推进了对PFC功能的理解，也为研究社会空间整合的神经机制建立了新范式。未来研究可以进一步探索这些机制在不同物种、性别和年龄中的普适性，以及在社会行为障碍中的潜在应用价值。