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《自然》：薛宝钗还是林黛玉？小鼠杏仁核从来不纠结
神经现实
2021/04/23
论文
论文标题：An amygdala circuit that suppresses social engagement
作者：Jeong-Tae Kwon, Changhyeon Ryu, Hyeseung Lee, Alec Sheffield, Jingxuan Fan, Daniel H. Cho, Shivani Bigler, Heather A. Sullivan, Han Kyung Choe, Ian R. Wickersham, Myriam Heiman, Gloria B. Choi
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期刊：Nature
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日期：2021-03-31
数字识别码：10.1038/s41586-021-03413-6
摘要：Innate social behaviours, such as mating and fighting, are fundamental to animal reproduction and survival1. However, social engagements can also put an individual at risk2. Little is known about the neural mechanisms that enable appropriate risk assessment and the suppression of hazardous social interactions. Here we identify the posteromedial nucleus of the cortical amygdala (COApm) as a locus required for the suppression of male mating when a female mouse is unhealthy. Using anatomical tracing, functional imaging and circuit-level epistatic analyses, we show that suppression of mating with an unhealthy female is mediated by the COApm projections onto the glutamatergic population of the medial amygdalar nucleus (MEA). We further show that the role of the COApm-to-MEA connection in regulating male mating behaviour relies on the neuromodulator thyrotropin-releasing hormone (TRH). TRH is expressed in the COApm, whereas the TRH receptor (TRHR) is found in the postsynaptic MEA glutamatergic neurons. Manipulating neural activity of TRH-expressing neurons in the COApm modulated male mating behaviour. In the MEA, activation of the TRHR pathway by ligand infusion inhibited mating even towards healthy female mice, whereas genetic ablation of TRHR facilitated mating with unhealthy individuals. In summary, we reveal a neural pathway that relies on the neuromodulator TRH to modulate social interactions according to the health status of the reciprocating individual. Individuals must balance the cost of social interactions relative to the benefit, as deficits in the ability to select healthy mates may lead to the spread of disease.
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所属学科：神经科学生物社会学
图片来源：Usplash
导读作者：Veronica
*作者注
本文包含小鼠的爱情动作片描述，18岁以下的读者，建议在家长的陪同下观看。
“态生两靥之愁，娇袭一身之病”，是弱柳扶风的黛玉。“唇不点而红，眉不画而翠”，是容貌丰美的宝钗。这两位美人从来都是几百年来男性心中的红玫瑰和白月光，怎么舍得只择其一？毕竟，人是有情感的动物，择偶不能只考虑身体外貌条件，更重要的是两情相悦，性格合拍。
不过，也欢迎你时常去动物世界逛逛，最近的一篇来自麻省理工学院的研究发现，小鼠的世界比人类的简单太多了：它们只会钟情于身体健康的母鼠而与之交配，如果闻到母鼠病恹恹的味道，就会无情的敬而远之，选择独善其身。没错，它们就是这么冷血无情！
在这项研究中，实验人员首先给母鼠分别注射了作为对照的磷酸盐缓冲液（phosphate-buffered saline，PBS）和能让母鼠产生免疫反应的细菌脂多糖溶液（lipopolysaccharide，LPS），LPS可以模拟母鼠受到细菌感染的状态。做了这些手脚之后，研究人员分别让公鼠与其中一种母鼠自由接触一段时间，结果他们很快发现，虽然对母鼠脸部的探究没有变化，公鼠对LPS母鼠下体的探究行为大大减少了，而且它们对母鼠的骑乘行为（mounting behavior）也更犹豫，频率和时间比起PBS母鼠也降低了不少——总而言之，公鼠对不健康的LPS母鼠释放的总体性行为减少了。
Kwon et al., Nature
这种绝情的选择是由什么决定的呢？研究人员通过对早期即刻基因c-Fos的细胞标记发现，皮质杏仁核的后内侧核团（posteriormedial nucleus of the cortical amygdala，COApm）在与LPS母鼠接触后c-Fos的表达量显著增高，他们推测这可能与绝情的选择有关。于是，研究者使用光纤光度计（fiber photometry）测量了公鼠与两种母鼠自由接触时COApm的神经元活跃程度，他们发现，在与LPS生病母鼠接触时，公鼠COApm神经元活性显著高于与PBS健康母鼠接触时的活性，而且后期也没有降低的趋势。相应的，COApm神经元的活跃程度与骑乘行为也成负相关。由于COApm位于辅助嗅觉球（accessory olfactory bulb，AOB）的直接下游，研究人员推测这一反应很可能与嗅觉相关通路有关。事实上果然如此，如果单独用LPS生病母鼠的尿液和粪便来刺激公鼠，公鼠的COApm活性也同样被激活了。
接下来，研究者采用光遗传技术选择性激活COApm细胞，来观察公鼠对LPS和PBS母鼠的反应。结果发现即使是对健康的PBS母鼠，激活COApm细胞都会使公鼠在不改变其他行为的情况下，对母鼠的性行为也大大降低，而如果通过化学遗传学方法抑制COApm神经元活性，则发现公鼠对LPS生病母鼠骑乘行为的频率和时间都增加了，但它们对PBS健康母鼠的骑乘行为并没有受到影响。这些实验说明，COApm的细胞活跃程度直接影响公鼠对LPS生病母鼠的性行为。
那么，COApm控制性行为的下游通路在哪里呢？通过病毒示踪检测，研究人员发现COApm细胞投射的主要下游靶向是位于内侧杏仁核（medial amygdalar nucleus，MEA）的Vglut2+谷氨酸能神经元。如果用光刺激激活这些MEA位置的Vglut2+细胞，或者激活COApm投射到Vglut2+细胞上的轴突输入，都能导致公鼠降低对LPS母鼠的性行为。而如果激活COApm活性的同时，抑制MEA区域的Vglut2+细胞，公鼠的性行为降低现象则消失了。也就是说，针对不健康母鼠性行为降低的现象需要COApm－MEA的Vglut2+环路的参与。
- Kwon et al., Nature -
最后，为了探究这一现象的分子机制，研究人员通过RNA测序分析了投射到MEA的Vglut2+的COApm细胞内特异性表达的分子，他们最终将目光锁定到Trh分子上，因为Trh不仅在COApm区域特异性高水平表达，而且它的受体Trhr也特异性表达在MEA区域的Vglut2+细胞中。研究人员通过刺激COApm区域的Trh细胞发现，Trh活跃的公鼠对健康母鼠的骑乘行为减少了，而刺激不表达Trh的细胞则这一骑乘行为并没有变化。如果基因敲除MEA区域细胞的Trhr受体，公鼠对LPS生病母鼠性行为降低的现象也不见了。这些实验说明，这一性行为降低现象是通过Trh-Trhr信号通路实现的。
成年人的爱情世界是复杂的，但这项研究告诉我们，对于小鼠来说，自从有了杏仁核COApm－MEA通路，下次再遇上选宝钗还是黛玉的问题，它就不纠结了。
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文章标签神经回路嗅觉系统社交行为神经系统转运因子
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