《Science》科学家发现了神奇的“认母”脑细胞

科学家们精确定位了幼鼠大脑中编码母婴纽带的神经元。

　　

研究人员已经在幼鼠的大脑中发现了神经元，这些神经元使它们在出生后的最初几天里与母亲形成独特而牢固的联系。

刺激与母亲分离的小鼠幼崽的这些神经元可以模仿母亲在场时的舒缓效果，并减少与压力相关的行为。

今天发表在《Science》杂志上的这一发现，为哺乳动物母子关系的形成提供了新的线索，并有助于研究人员更好地理解大脑发育如何影响行为。

“我们对婴儿的大脑如何理解他们的社会世界知之甚少，”该研究的合著者、康涅狄格州纽黑文耶鲁大学的神经生物学家Marcelo Dietrich说。“当我十年前开始我的实验室时，我想研究这类东西，人们说这是妄想。它会失败的。太难了。现在，我们证明这是可能的:人们可以做严格的科学研究，并试图理解这些对发展和健康可能非常重要的机制”。

“我把这些神经元看作是‘和妈妈在一起感觉很好’的神经元，”马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的神经科学家Catharine Dulac说。“(他们)发现的特征为思考人类提供了一些框架。”

大脑中的结合

Dietrich和他的团队研究了16到18天大的哺乳小鼠。当动物与母亲互动时，他们使用实时成像技术记录了在丘脑下方的薄层灰质(ZI)的活动。

ZI处理视觉、听觉和感觉信息。在早期发育过程中，它与不同的大脑区域形成连接，其中一些区域在断奶后收缩。研究人员注意到，当小鼠幼崽与它们的母亲互动时，它们ZI中产生一种叫做生长抑素的激素的神经元活跃起来。生长抑素参与调节许多其他激素和整个身体的过程。

为了测试这些神经元的活动是否只与母婴互动有关，研究人员观察了小鼠幼崽与其他不熟悉的小鼠(包括其他哺乳的雌性、不哺乳的雌性和成年雄性)在一起时的大脑。他们还测试了神经元是否对控制对象——橡皮鸭和毛茸茸的、小鼠形状的猫玩具——有反应。Dietrich说:“我们刚刚从亚马逊(Amazon)上买了数百件。

生长抑素神经元对玩具没有反应，但当小鼠幼崽与不相关的成年小鼠、兄弟姐妹和其他同龄的幼崽互动时，它们的生长抑素神经元在一定程度上被激活。但是这种反应不如它们的母亲强烈，这表明这些神经元在形成独特的母子关系中起着关键作用。

“这些神经元是如何理解这是妈妈而不是别人的，这是非常有趣的，”Dulac说。

研究人员还发现，激活这些神经元可以减少与母亲分离的11天大的幼鼠的应激反应:与未激活神经元的幼鼠相比，这些幼鼠哭得更少，应激激素皮质酮水平也更低。激活生长抑素神经元的孤立幼崽也学会了与某些气味形成积极的联系，就像它们在母亲在场时的表现一样。

尽管该研究提供了证据，证明ZI中的生长抑素神经元在幼鼠的结合和压力减轻中起作用，但作者指出，对成年小鼠的研究显示出不同的结果。

激活成年小鼠的这些神经元会增加与焦虑和恐惧相关的反应。伦敦弗朗西斯克里克研究所(Francis Crick Institute)的神经科学家Johannes Kohl说:“这真的很惊人。这引发了一个更广泛的问题，即它们在新生儿或断奶前的小鼠和成年小鼠之间是否真的是相同的细胞，还是它们是相同的细胞，它们只是从根本上改变了它们的电路整合，从而改变了它们的作用。”

作者说，随着小鼠年龄的增长，这些神经回路可能会发生变化，以帮助它们适应一生中不同的压力。Kohl说:“对这些神经元在整个发育过程中的纵向追踪可能会非常令人兴奋，因为我们可以了解它们是如何扮演成年角色的。”