啮齿动物主动回避行为与神经机制的性别差异：双程穿梭、杠杆按压和平台介导回避任务的比较综述

《Biological Psychiatry Global Open Science》：Sex differences in behavioral and neural mechanisms of active avoidance in rodents.

　　

焦虑障碍（anxiety disorders）是全球最常见的神经精神障碍（neuropsychiatric disorders）之一，女性一生中被诊断为焦虑障碍的可能性约为男性的两倍。适应不良性回避（maladaptive avoidance）是这些障碍的定义性特征；因此，考虑性别作为生物学变量（sex as a biological variable, SABV）如何影响这些过程至关重要。该综述聚焦于主动回避（active avoidance）的临床前啮齿动物研究（preclinical rodent studies），旨在统一描述主动回避行为表达中的性别差异及指导该行为的神经基质（neural substrates）的文献。研究人员概述了双程穿梭（two-way shuttle）、杠杆按压（lever-press）和平台介导回避（platform-mediated avoidance）任务中已报道的行为过程，并强调主动回避中观察到的性别差异可能反映替代性的、同样具有适应性的策略，而非某一性别的损害（impairment）；在解释临床前研究结果时，这一区分是必要的。行为研究发现之后，综述了杏仁核（amygdala）、前额叶皮层（prefrontal cortex, PFC）及这些任务中招募的其他区域内的神经机制。这些发现对理解主动回避的行为和神经过程在焦虑及其他神经精神障碍中如何失常（go awry）具有行为生态学（ethological）和临床相关性（clinical relevance）意义。

研究背景：焦虑障碍（anxiety disorders）等神经精神障碍在全球范围内常见，女性患病风险约为男性的两倍，而适应不良性回避（maladaptive avoidance）是焦虑障碍、创伤后应激障碍（post-traumatic stress disorder, PTSD）等疾病的核心症状。主动回避（active avoidance）是个体通过主动反应预防不良结果的适应性策略，区别于被动回避（passive avoidance）中不发出明显反应而表现为冻结（freezing）等反应性行为；两者若干扰日常生活均可变为适应不良。跨物种研究提示，雄性在觅食或寻找配偶时更倾向冒险，雌性可能留在巢中保护幼仔；实验室中雌性啮齿动物表现出更高的运动活性，如自愿跑轮和旷场移动距离增加。由此产生问题：雌性是否因运动倾向更易习得主动回避；这些差异是否反映不同神经环路机制或共享环路的不同实现。美国国立卫生研究院（National Institutes of Health, NIH）推行将性别作为生物学变量（SABV）的政策，源于数十年临床前研究忽视雌性受试者，导致文献偏向雄性、无法推广至两性；啮齿动物脑图谱也几乎基于雄性神经解剖，回避环路知识存在雄性偏倚。因此，该综述比较双程穿梭、杠杆按压和平台介导回避三种常用任务中的行为性别差异，并综述杏仁核、前额叶皮层及其他相关脑区的神经机制，讨论行为生态学与临床相关性及未来方向。

技术方法概括：该综述整合已发表临床前啮齿动物（大鼠、小鼠）主动回避研究，比较双程穿梭、杠杆按压和平台介导回避任务；行为指标包括回避反应、冻结、急冲（darting）和反应潜伏期；神经方法包括脑区病变、药理学失活（muscimol）、c-Fos免疫组化、光遗传学（optogenetics）、化学遗传学（chemogenetics）、纤维光度法（fiber photometry）、钙成像和电生理等。样本来源为文献中的啮齿动物队列，无原始样本队列。

研究结果：

主动回避行为过程中的性别差异：主动回避要求个体对负性结果作出反应，实验室以中性线索结合伤害性刺激模拟捕食者，使动物学习一致且可测量的主动回避反应。三种任务中，当环境中存在潜在威胁时，雌性通常较雄性表现出更多回避。

双程穿梭回避任务：该任务于1932年引入，大鼠学习通过穿梭至测试箱另一侧回避休克非条件刺激（unconditioned stimulus, US），US常由声音或光条件刺激（conditioned stimulus, CS）预示；既往研究描述回避双过程理论、安全性作用和威胁临近性。部分研究显示雌性在存在安全信号或降低休克强度时学习更好，亦有研究不同意休克强度仅影响雌性回避学习。雌性更快习得穿梭反应并产生更多回避反应，雄性表现更多冻结。类似模式见于恐惧条件化：雄性冻结更高，雌性更多表现为对CS的急冲。急冲为对CS的短暂快速跨箱移动，因此雌性可能因更多主动、运动性反应而更快习得穿梭回避。

杠杆按压回避任务：早期实验训练啮齿动物按压踏板或杠杆回避足部休克，但部分大鼠需大量训练或始终不能习得；研究人员认为该反应与冻结或奔跑等自然防御反应不相似而更难。大鼠可在跑轮与杠杆按压间选择时偏好跑轮，移除离开休克箱选项会降低杠杆按压。与穿梭回避类似，引入安全线索或更自然的运动性反应可改善学习。杠杆按压回避中，雌性按压更多、反应潜伏期更短、习得更快，可能与其更多运动性防御反应有关；雄性可能需克服自然冻结倾向。近期改良主动-被动杠杆按压任务中，一个线索关联主动按压回避休克，另一线索关联抑制按压回避休克；雌性大鼠较雄性表现更多主动反应，提示当需要主动反应时雌性可能对威胁相关线索更敏感，也与其他操作任务难度增加时雌性表现更优的证据一致。

平台介导回避任务：平台介导回避（platform-mediated avoidance, PMA）由听觉恐惧条件化改良而来，啮齿动物学习声音CS预示足部休克US，但可踏上安全平台回避US；该回避有代价，停留在平台会阻止动物通过杠杆按压获取蔗糖或探索新气味等奖赏，适于研究危险回避与奖赏追求间的决策冲突。早期PMA仅用雄性大鼠，近期研究纳入两性及其他啮齿动物。一项研究显示雄性小鼠较雌性回避更多，但习得无性别差异；其他小鼠研究在食物奖赏而非气味奖赏时未报告性别差异；大鼠研究则报告雌性回避多于雄性。与穿梭回避或恐惧条件化不同，PMA中冻结或急冲无性别差异；可能因PMA中冻结与回避并非互斥，且任务含奖赏成分，雄性在PMA中奖赏寻求更强。总体而言，三种主动回避任务中雌性在潜在威胁下回避更多。

主动回避神经机制中的性别差异：行为性别差异明确，但神经性别差异如何差异性地指导行为仍不清楚；啮齿动物脑图谱几乎基于雄性神经解剖，回避环路理解存在雄性偏倚，需明确检验性别差异。该综述聚焦杏仁核和前额叶皮层，并归纳三种任务中的神经性别差异。

杏仁核：杏仁核包括基底外侧杏仁核（basolateral amygdala, BLA）和中央杏仁核（central nucleus of the amygdala, CeA）等。全杏仁核或BLA病变损害穿梭回避；抑制CeA活动通过减少冻结促进穿梭反应；BLA为PMA及类似奖赏-厌恶冲突任务所需；杠杆按压回避研究结果不一致，有的报告病变损害回避，有的未发现影响。基础文献多忽视SABV；据该综述，仅一项研究用主动-被动杠杆按压任务检验性别差异，发现训练后BLA失活损害主动而非被动回避，且不依赖性別，但效应在雌性更强。情境恐惧条件化中雌性BLA激活更高，线索恐惧条件化中雌性外侧杏仁核激活更高；雌性BLA神经元自发放电率和兴奋性突触输入高于雄性。因此主动回避中BLA功能性别差异仍待检验。人类神经影像研究显示情绪刺激记忆提取时女性左杏仁核激活更高、男性右杏仁核激活更高，未来需确认啮齿动物和人类回避任务中杏仁核是否以性别依赖方式招募。

前额叶皮层：主动回避研究关注内侧前额叶皮层（medial prefrontal cortex, mPFC），包括下边缘皮层（infralimbic cortex, IL）、前边缘皮层（prelimbic cortex, PL）和前扣带回皮层（anterior cingulate cortex, ACC）。IL为恐惧消退和灵活决策所需，也为穿梭回避所需；雄性大鼠IL激活与穿梭回避正相关，IL病变损害穿梭习得，IL至丘脑连结核投射在穿梭回避中招募；雄性小鼠IL中parvalbumin（PV）中间神经元活动与穿梭反应相关，光遗传学沉默PV IL中间神经元增加冻结并延迟回避，说明IL通过抑制冻结允许穿梭反应。Capuzzo和Floresco在雄性大鼠主动-被动杠杆按压任务中报告，IL失活破坏主动和被动回避，而PL失活仅在动物区分两线索时特异性损害主动回避；这与PL在回避需要辨别或决策时招募的观点一致。PL在PMA中关键，药理学、电生理、光遗传学和钙成像研究在雄性大鼠及雄雌小鼠中确立其作用；雄性大鼠PL至BLA或腹侧纹状体（ventral striatum, VS）投射双向控制平台回避；雄雌小鼠中PL-VS神经元活动呈与回避行为相关的声调反应，PL至腹侧被盖区（ventral tegmental area, VTA）神经元活动与回避反应相关；同一团队后续研究发现背内侧PFC（dmPFC，含PL）声调反应随发育增强，dmPFC-BLA投射在成年期促进回避；这些研究未报告性别差异。PL在穿梭回避中证据冲突：早期雄性大鼠PL病变无影响，近期雄雌小鼠PL活动与穿梭反应相关但未报告性别差异；当雄性小鼠区分CS⁺与CS^–时PL为穿梭回避所需，改良穿梭任务中PL活动与回避相关，提示任务需求增加时PL起作用。ACC参与刺激价值、疼痛加工、错误预测和社会认知；早期雄性兔跑轮任务中ACC活动与回避相关；近期雄雌大鼠PMA研究显示，在无社会伙伴时光遗传学沉默ACC降低回避，有伙伴时无此效应，且不依赖性別。PFC内在结构存在性别差异：雌性小鼠mPFC至纹状体投射神经元树突棘密度高于雄性；雌性大鼠应激激活的mPFC至后下丘脑投射神经元更多，提示雌性前额叶神经元可能招募更多皮层资源向下游靶点发信号。总体上，IL通过抑制冻结在多种任务中为主动回避所需，PL在线索辨别或接近-回避冲突平衡时为回避所需；IL可能在雄性促进冻结、在雌性促进急冲；PL可经BLA和VS双向控制回避；ACC在社会情境中调节回避。多数回避环路研究在雄性啮齿动物完成，雌性脑是否以相同环路和程度参与仍为开放问题；恐惧条件化文献提示雌性PL活动、IL激活及恐惧提取时IL脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor, BDNF）表达更高，但主动回避中是否存在类似性别差异尚不清楚。

构成主动回避回路的其他区域：VS（亦称伏隔核）是边缘-运动界面将动机转化为行动的关键节点；早期研究显示VS为穿梭回避所需，BLA至VS信号及室旁丘脑（paraventricular thalamus, PVT）至BLA信号为其习得和维持所需；PMA中药理学失活VS降低回避并增加冻结，提示VS为执行回避运动反应所需；近期研究显示VS为杠杆按压回避必需。多巴胺对主动回避关键，VS多巴胺释放被认为编码奖赏正强化和回避负强化；杠杆按压和穿梭回避中VS多巴胺释放与成功回避正相关，BLA和VTA多巴胺释放与穿梭回避CS onset相关。纹状体多巴胺分布、释放动力学和激素调节存在明确性别差异，雌性诱发性纹状体多巴胺释放高于雄性，雌二醇作用于VTA多巴胺神经元可放大该效应；奖赏条件化中VS多巴胺释放时程在两性不同，且不依赖奖赏大小。雌性纹状体多巴胺调节更动态，可能影响成功回避强化信号的编码和维持，VS是否在雌雄主动回避中差异性招募仍为重要开放问题。终纹床核（bed nucleus of the stria terminalis, BNST）因解剖和功能性别二态性受关注；穿梭回避中化学遗传学失活BNST促进雄性而非雌性穿梭反应，提示BNST活动在雄性抑制回避、在雌性可能作用不显著；线索恐惧条件化中雌性BNST激活更高，情境恐惧条件化中雄性更高，BNST如何在两性中差异性参与恐惧和回避仍待研究。海马因情境依赖学习受关注；腹侧或整个海马病变或药理学失活促进穿梭回避，腹侧海马失活增加杠杆按压回避并导致消退失败；这些研究仅在雄性完成，主动回避中海马招募是否存在性别差异未知；恐惧文献提示线索恐惧条件化雌性海马激活更高，情境恐惧条件化雌性背侧海马招募更多，恐惧消退后背侧海马激活与雌雄前额叶和杏仁核差异性激活相关，提示协调厌恶记忆提取的网络可能以性别依赖方式组织。

临床相关性：PTSD和其他焦虑障碍在女性中约为男性的两倍，近期证据提示强迫症（obsessive-compulsive disorder, OCD）在女性中更常见且伤害回避更强。PTSD和焦虑障碍中适应不良性回避表现为回避创伤相关刺激或情境并损害日常功能。该综述提出若干性别依赖易感性候选机制：雌性啮齿动物更快习得回避且回避水平更高，提示雌性参与回避策略的阈值可能更低；这在某些情境中可为适应优势，但可能使雌性更易在原始威胁消失后泛化回避。雌性回避消退抵抗力更强，并以情境依赖方式贬低回避，类似女性PTSD患者恐惧消退更差和恐惧返回的临床观察。神经层面，雌性啮齿动物厌恶学习时BLA激活更高、威胁加工时前额叶-杏仁核参与更强，可能放大恐惧-回避记忆巩固并使其更抗消退干预；雌二醇调节杏仁核反应性和纹状体多巴胺，可能贡献动情周期中回避变异；BNST在恐惧和回避中的作用可能解释PTSD等疾病中适应不良性回避的性别差异。安全信号学习可能是焦虑障碍治疗途径，认知行为治疗中使用安全信号有前景但结果不一；雌性可能具有更强寻求安全动机，基于安全的治疗对女性患者可能更有效。开发性别知情临床前模型并将发现转化为靶向治疗是主动回避研究与临床神经科学交叉的重要机会。

未来方向：未来研究应利用临床前回避模型更好指导神经精神障碍预防和治疗；文献已确立穿梭、杠杆按压和平台回避中的行为性别差异，但神经机制大多未研究。现代神经环路解析工具如化学遗传学、光遗传学、钙成像、纤维光度法等可揭示回避环路在雌雄中是否差异性招募；扩展现有主动回避任务、进行任务改良和发现新的性别二态行为可为基础研究提供转化相关性。例如，逼近捕食者任务中雌性大鼠取食时表现更多逃跑和类急冲反应；Robogator任务中机械捕食者在取食时扑向大鼠，适于研究接近-回避冲突，但仅雄性研究。社会情境对主动回避影响的研究已显示PMA行为性别差异，未来可确定其他主动回避任务是否类似；厌恶学习中超声发声（ultrasonic vocalizations, USVs）可能揭示恐惧和回避伴随的社会交流新见解，近期恐惧条件化和穿梭回避中已显示USVs性别差异。这些方法学拓展将推动识别性别特异性机制，以开发更精细的回避相关神经精神障碍干预。

讨论部分总结：该综述强调主动回避中的性别差异可能反映替代性且同样适应的策略，而非某一性别的缺陷；行为证据显示雌性在多种任务中回避更多，但神经机制研究长期偏向雄性，脑图谱和环路文献的雄性偏倚限制了对雌雄共享或不同机制的判断。临床相关性部分将雌性更快/更高回避、消退抵抗、BLA和前额叶-杏仁核参与、雌二醇与纹状体多巴胺调节、BNST作用等与女性焦虑障碍易感性联系，并提出安全信号学习等治疗方向。未来方向强调用现代环路工具、任务改良、社会情境和USVs等拓展研究，识别性别特异性机制。

研究结论翻译：总之，这些方法学拓展将推动该领域识别性别特异性机制，以开发针对回避相关神经精神障碍的更精细干预措施。