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该研究探讨雄性小鼠社会等级形成机制,发现其可通过可扩展化学感觉线索推断陌生对手优势地位。感觉消融实验表明嗅觉(MOE)和犁鼻器(AOB)通路均足以评估社会等级,为理解动物高效等级形成机制提供新视角。
摘要
社会优势等级对动物群体资源分配和冲突避免至关重要。个体可通过追踪过往冲突结果判断相对地位,如攻击训练和 “赢家效应”(successive wins increase future victory likelihood)。然而,通过对手优势地位信息评估相对等级可能更高效。本研究利用雄性小鼠的管测试(tube test)分析发现,稳定等级不依赖固定行为特征,小鼠可通过检测可扩展化学感觉等级线索推断陌生对手等级。感觉消融实验显示,嗅觉(main olfactory epithelium, MOE)和犁鼻器(accessory olfactory bulb, AOB)线索均足以进行等级评估,表明小鼠在社交中利用化学信号推断优势地位。
结果
管测试等级依赖等级识别
管测试通过双鼠从两端进入窄管,以一方撤退判定胜负,结合 Elo 评分系统构建稳定等级。研究发现,等级稳定性、一致性和传递性指标均显示管测试可产生可靠等级结构,且无 “赢家效应” 证据,行为模式随对手等级变化而非固定,表明等级结果源于对手等级识别而非固有行为差异。
群体内等级可推广至陌生对手
通过陌生鼠对的 “泛化测试” 发现,小鼠能将群体内等级推广至陌生个体,获胜概率与等级差异一致,且社交识别加速冲突解决。自然或尿液诱导的等级变化均能被准确检测,支持存在通用等级信号,尿液涂抹实验进一步证明化学信号可传递等级信息。
嗅觉和接触化学感觉均足以推断等级
排除视觉和体型因素后,感觉消融实验显示,单独破坏嗅觉(MMZ 消融 MOE)或接触化学感觉(NMDA 消融 AOB)不影响等级推断,但联合消融两者导致随机结果,表明两种通路冗余作用。化学感觉信号可能通过主嗅球(MOB)和犁鼻器通路传递,涉及内侧杏仁核(MeA)等脑区整合信息。
讨论
传统观点认为等级源于熟悉个体的冲突历史,而本研究表明成年雄鼠可快速推断陌生个体等级,依赖挥发性和接触性化学信号。化学感觉线索(如信息素 darcin)的作用与社会地位和繁殖成功相关,联合消融实验揭示通路冗余性。尽管未直接研究神经环路,但提示丘脑 - 前额叶皮层(dmPFC)等区域可能整合自身与对手等级信息,为解析等级形成的神经机制提供方向。此外,化学感觉主导的等级评估在进化上保守,或为理解人类社会地位认知提供类比参考。
方法与资源
研究使用 C57BL/6J 雄鼠,通过管测试结合 Elo 评分构建等级,利用感觉消融(MMZ、NMDA)、尿液涂抹等实验验证化学感觉作用,组织学染色(H&E、Nissl)确认消融效果,数据通过 Python 和 Prism 分析。所有数据和代码公开于 GitHub 存储库。
结论
雄性小鼠通过嗅觉和犁鼻器化学感觉冗余机制推断陌生对手优势等级,揭示高效社会等级形成的分子和神经基础,为理解动物社会行为的化学调控提供关键证据,并为跨物种社会认知研究奠定基础。