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Nat Neurosci:UCLA洪暐哲团队揭示社会行为奖赏性的神经机制

Nat Neurosci:UCLA洪暐哲团队揭示社会行为奖赏性的神经机制
2021年04月06日 07:28 新浪网 作者 brainnews脑科学新闻

  

  大脑中的神经网络如何编码和调控动物的社会行为一直是脑科学的重要研究领域之一。社会行为是社会性动物(包括人类)所能表现出的最复杂的行为之一,对动物生存和健康至关重要。在社会行为中,大脑必须通过处理社会和非社会信息,做出正确的行为判断。在包括人类在内的社会性动物中,参与社会行为是具有奖赏性的(Social Reward)。这种奖赏信息的处理失常是许多诸如自闭症、抑郁症和精神分裂症等精神疾病的显著性特征。但是,对大脑是如何控制社会行为的奖赏性,我们还知之甚少。

  先前关于社会奖赏行为的神经环路研究主要都集中在大脑中经典的奖赏系统中。这些研究的脑区都集中在腹侧被盖区(VTA)、伏隔核区(NAc),以及与它们相连接的脑区【3-4】。社会奖赏行为的形成需要识别和整合社会信息。因此,社会奖赏的调控可能需要那些经典奖赏环路之外的神经环路的参与。但是,其他神经环路是如何介导社会奖赏,我们知之甚少。为了更好的研究社会奖赏的神经机制,作者们使用了一种自动化的系统来定量化地测量小鼠的社会奖赏的大小(Fig. 1)。作者们发现雌性和雄性的成年小鼠都具有获得社会奖赏的能力。

  Fig.1 An automated operant system for measuring social reward.

  通过综合运用光遗传学,光纤记录等技术,作者们发现了一条新颖的控制社会奖赏行为的神经环路(Fig. 2)。中部杏仁核(Medial Amygdala, MeA)是嗅球系统下游的一个重要介导社会行为的脑区。特异地去除或抑制(ablation)中部杏仁核中的GABA能神经元显著地降低小鼠的社会奖赏行为,而激活这些神经元能够产生非常强烈的奖赏效应。

  通过正向示踪技术,作者发现了中部视前区(MPOA)是MeA最重要的投射区域之一。通过光遗传学实验,作者进一步证实了由MeA到MPOA的神经环路是介导社会奖赏行为的所必需的。

  Fig.2 The MPoA-projecting MeApd circuit mediates social reward.

  多巴胺释放是奖赏行为的一个重要特征。作者尝试在激活MeA神经元的同时,同时记录NAc中的多巴胺释放情况。结果发现,MeA神经元的激活能够导致在NAc中的多巴胺释放明显增加(Fig. 3)。这个实验进一步表明,MeA可能是经典奖赏环路的一个重要的上游脑区。

  Fig. 3 Activating MeApd Vgat+ neurons triggers dopamine release in the NAc.

  众所周知,积极的社会行为可以降低或缓解厌恶或焦虑情绪。但是,这种现象背后的神经机制,目前在很大程度上是不清楚的。作者们发现,激活MeA或MeA-to-MPOA环路所产生的奖赏,能够有效地帮助动物克服内在的厌恶或逃避行为(avoidance behavior)。

  综上,研究者优化了一套自动化的系统来定量化地测量小鼠的社会奖赏大小,首次发现并证实了MeA-to-MPOA通路在调控社会奖赏行为中的关键作用。这项研究促进了我们对社会行为在大脑中神经网络的编码和调控的理解,并为焦虑症、自闭症和抑郁症等精神性疾病的神经机制提供了新的思路。

  相关论文信息:

  https://doi.org/10.1038/s41593-021-00828-2

  参考文献

  【1】Hu RK, Zuo Y, Ly T, Wang J, Meera P, Wu YE, and Hong, W. 2021. An amygdala-to-hypothalamus circuit for social reward. Nature Neuroscience. https://doi.org/10.1038/s41593-021-00828-2.

  【2】Chen PB*, Hu RK*, Wu YE*, Pan L, Huang S, Micevych PE, Hong W. 2019. Sexually dimorphic control of parenting behavior by the medial amygdala. Cell 176, 1206–1221.

  【3】Dölen G, Darvishzadeh A, Huang KW, Malenka RC. 2013. Social reward requires coordinated activity of nucleus accumbens oxytocin and serotonin. Nature 501, 179.

  【4】Hung L, et al. 2017. Gating of social reward by oxytocin in the ventral tegmental area. Science 357, 1406–1411.

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