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这篇综述聚焦于社会行为的神经机制,总结了啮齿动物中不同社会行为(如社交探究、交配等)的神经回路,探讨了神经精神疾病(如自闭症谱系障碍、精神分裂症、创伤后应激障碍)中社会行为缺陷的回路机制,并提出未来研究方向。
引言
社会行为对个体生存、种群繁衍等至关重要,它涵盖从单细胞生物到人类的各种生物间的互动。社会需求如同食物和睡眠一样需维持平衡,长期社会剥夺会引发多系统失调,且社会隔离是多种人类疾病的风险因素。此外,社会行为表达不当会产生危害,而社会缺陷是多种神经疾病的核心症状。因此,解码社会行为的神经机制对理解物种互动和治疗相关脑部疾病意义重大。过去研究从多层面探索社会行为基础,化学遗传学和光遗传学的出现推动了对其神经回路机制的研究,本文主要围绕啮齿动物模型展开综述。
社会行为的神经回路基础
一般社会探究的回路机制
社会探究依赖多种感官线索整合,在哺乳动物中主要通过嗅闻进行,相关神经回路围绕嗅觉系统。信息经犁鼻器(VNO)、辅助嗅球(AOB)等传递至下丘脑核团,引发社会行为。主嗅觉上皮(MOE)也不可或缺,其功能障碍会消除小鼠的攻击和性行为。此外,社会探究还涉及触觉刺激,虽研究较少,但早期社会触摸对神经发育至关重要,成年后社交接触会激活相关脑区。不过,对触觉处理回路在特定社会行为中的精确机制了解有限。
一般社会偏好的回路机制
社会偏好测试用于评估社会兴趣,其内在驱动力源于大脑奖励系统,涉及多个奖励相关脑区,且与记忆和识别能力相关。内侧前额叶皮质(mPFC)在社会偏好中起核心作用,通过不同子区域和回路双向调节社交性,早期社会经历也通过 mPFC - 室旁丘脑(PVT)回路影响成年后的社交性。mPFC 还调节社会新奇偏好,该过程涉及海马体,尤其是腹侧海马体和 CA2/CA3 亚区,同时也受奖励系统调节。神经调节系统如催产素(OXT)等在社会偏好中也发挥重要作用。
交配的回路机制
交配行为存在性别差异,下丘脑是调节交配行为的中枢,雄性的内侧视前区(MPOA)和雌性的腹内侧下丘脑腹外侧部(VMHvl)分别在交配中起关键作用。MPOA 和 VMHvl 的神经元活动及投射影响交配行为和奖励,腹侧被盖区(VTA)在介导交配奖励中起重要作用,且与中脑导水管周围灰质(PAG)相互连接,协调交配行为的起始和终止。交配行为受多种感官输入调节,信息素信号影响显著,同时听觉和触觉输入也有调节作用,环境刺激也会影响交配行为和性别偏好。此外,内部状态和自上而下的控制也调节交配行为,母亲身份会抑制交配行为。
攻击的回路机制
攻击行为对生存至关重要,VMHvl 和腹前乳头体核(PMv)是攻击行为的中枢。攻击行为的表达存在性别差异,相关神经回路部分共享。PAG 在攻击行为的运动输出中起关键作用,它协调攻击特定的运动模式和自主神经激活。嗅觉线索是攻击行为的主要感觉驱动,相关神经通路涉及 MeA 和 BNST 等脑区。攻击行为还受自上而下的调节和内部状态的影响,如产后状态会使雌性攻击行为增强。此外,攻击行为具有奖励属性,“获胜效应” 和失败经历会影响攻击行为,神经调节系统也调节经验依赖性攻击。
育儿的回路机制
育儿行为包括母性行为和父性行为,MPOA 是调节育儿行为的关键脑区,其不同神经元群体和投射影响育儿行为和杀婴行为。育儿行为的执行涉及不同脑区的协同作用,VTA 介导动机,PAG 参与运动协调。育儿行为受多种感官输入调节,信息素和嗅觉线索作用不确定,幼崽相关线索如超声发声(USVs)、视觉信号和触觉刺激对育儿行为有重要影响。内部生理状态也调节育儿行为,育儿与情绪调节密切相关。
亲社会行为的回路机制
亲社会行为在啮齿动物研究中涵盖非对抗性行为,其表达涉及复杂过程。感知他人状态是前提,通过嗅觉、听觉等多种线索进行,多个脑区参与其中。同理心和情绪传染是亲社会行为的重要组成部分,不同形式的同理心涉及不同的神经回路,前扣带回皮质(ACC)是同理心的核心调节区域。亲社会行为包括安慰和帮助等,受 ACC 等脑区调节,涉及多种神经调节信号,且与运动规划相关。
优势行为的回路机制
社会竞争导致等级结构形成,对个体生存和社会稳定有重要意义。社会等级的维持需要感知同物种的社会地位,在啮齿动物中可通过嗅闻等方式识别。mPFC 是调节社会等级的中枢,其活动受多种因素影响,如星形胶质细胞、微电路和长程输入等。mPFC 组织下游区域调节优势和从属行为,攻击相关回路也可能参与优势行为的建立。
疾病中社会缺陷的神经回路功能障碍
自闭症谱系障碍中的回路功能障碍
ASD 以社交沟通障碍等为特征,许多研究试图通过操纵神经回路恢复其社会缺陷。mPFC 是 ASD 中常见的功能受损节点,其微电路异常与社会缺陷相关,不同模型中 mPFC 的异常输入和连接会影响社会行为。海马体在 ASD 中也存在功能连接异常,不同亚区和模型表现不同。此外,小脑、丘脑等脑区以及神经调节系统的功能障碍也与 ASD 的社会缺陷有关。
精神分裂症中的回路功能障碍
精神分裂症患者存在社会缺陷,其 “社会大脑” 几乎所有区域的神经活动和连接都存在异常。在啮齿动物模型中也观察到相应的回路功能障碍,如染色体 16p11.2 重复小鼠模型中多个脑区连接受损,MK - 801 诱导的精神分裂症小鼠中相关脑区活动异常,特定基因敲除会导致社会缺陷和多巴胺能突触异常。
创伤后应激障碍中的回路功能障碍
PTSD 患者存在社会回避等症状,且亲社会行为受损,相关脑区活动改变,OXT 系统功能可能异常。在啮齿动物模型中,研究主要集中在恐惧泛化,近期研究建立了社会 defeat 诱导的 PTSD 小鼠模型,发现相关神经回路在调节社会恐惧和回避中起作用。
结论与展望
本文总结了调节社会行为的神经机制研究进展,但神经精神疾病中的社会缺陷仍缺乏有效治疗方法。未来研究应开发特定行为范式,研究运动输出相关回路,整合多组学数据,探究神经元的多功能作用以及多脑区之间的相互作用,以更全面地理解社会行为的调节机制。