《科学》发表关于社会等级的神经环路机制的新成果

2011-10-09 16:34 来源: 中国科学院
收藏到BLOG

  9月29日,中科院上海生命科学研究神经科学研究所胡海岚研究组在《科学》杂志在线发表了题为《内侧前额叶突触强度双向调制社会等级》的研究文章。文章报道了通过基因水平的操作调节小鼠特定脑区的活性,从而实现对小鼠行为的调控,揭开社会等级的神经环路机制。

  社会等级是动物世界中最显著的社会行为之一,也是动物社会的基本组织方式。对群体而言,稳定的等级结构可以减少族群内不必要的激烈冲突和能量浪费。对个体而言,在社会等级中的地位深刻地影响其健康和生活质量。社会等级地位甚至被认为是健康状况的最佳风向标。然而到目前为止,人们对决定社会等级地位的神经环路机制却知之甚少。

  在这项研究中,胡海岚研究组通过改变大脑内侧前额叶(medial prefrontal cortex)的突触传递,首次探究了这一环路在社会等级中的重要作用。通过巧妙地利用钻管测验和其它几种行为测试,研究者首先排列出了群养小鼠的社会等级。有趣的是,在钻管测验中迫使对方先退出的小鼠和低等级对手相比往往能得到更多的食物、标记更大的领地,并且对雌性小鼠唱出更多的求偶歌曲。偶尔,高等级小鼠甚至会扮演“剃须师”的角色,将同笼同伴的胡须拔去。通过电生理记录高等级和低等级鼠的脑片,博士生汪菲发现社会等级地位和小鼠的内侧前额叶神经元突触强度密切相关,即小鼠的社会等级越高,它的内侧前额叶神经元的突触(神经元之间相互通讯连接的节点)强度就越强。内侧前额叶这一脑区,简称为mPFC,被普遍认为与社会认知相关。进一步,研究人员试图通过基因操作改变大脑内侧前额叶内神经元之间联系的强度(即突触强度)来调控动物的等级。令人惊奇的是,当在低等级的小鼠中增强内侧前额叶的突触强度时,小鼠的社会等级有了提升;反之,在高等级小鼠中减弱它们内侧前额叶的突触强度则会导致它们社会地位的下降。

  这项工作首次为研究社会等级建立起了简单而可靠的行为学范式,将引领对社会等级的神经环路机理的进一步研究。此外,由于社会等级对许多生理、心理机能(如焦虑,成瘾,抑郁,生育等) 都有重要影响,这项研究也将帮助人们更好地了解这些相关行为或情绪的调节机制。

  该课题由博士生汪菲,朱鸿和研究助理朱军,张琪,林展民在胡海岚研究员指导下完成。课题受到科技部“973”项目、中国科学院“百人计划”、神经科学国家重点实验室以及上海浦江计划、上海择优人才计划等资助,在中科院神经科学研究所独立完成。

  

  社会等级是社会性动物的基本组织原则。在一项最新的研究中,科学家发现小鼠的社会也遵从这一原则。图中描绘了在一组四只老鼠中存在的线性等级关系。图片由汪菲、张琪、朱鸿和胡海岚提供。

  

  通过操纵大脑中的分子,研究人员能够改变神经元相互通讯的方式,甚至是动物的行为。此图片中,在低等级小鼠的内侧前额叶中利用病毒携带表达了一种叫做GluR4的蛋白,结果会使得小鼠获得更高的社会等级(上)。相反地,表达与之功能相反的蛋白肽段GluR4ct,则会使小鼠社会等级下降(下)。图片由汪菲、朱军和胡海岚提供。