怀俄明大学动物学与生理学系首席研究员Adam Nelson领导的研究团队,首次通过小鼠实验证实大脑神经元通信存在控制社会等级行为的特定神经回路。该研究成果于2025年8月11日发表于《细胞》期刊,揭示了社会地位相关行为的分子神经机制。
这项使用动物模型的研究为理解神经元通信如何产生复杂行为提供了基础性见解,并对人类社会行为障碍类精神疾病(如精神分裂症、重度抑郁障碍和自闭症谱系障碍)的治疗具有重要启示。Nelson指出:"社会等级的形成反映大脑的核心功能,通过反复社交互动个体逐渐建立反映社会地位的行为模式。虽然已知大脑皮层等区域调控等级建立,但神经元间的通信变化如何影响地位竞争仍是待解之谜。"
研究团队发现小鼠社会等级由前脑基底部-眶额皮层-内侧背侧丘脑(MDT)-尾部前扣带皮层(cACC)构成的多突触回路调控。通过居民入侵实验和管道测试,研究人员观察到当小鼠群体(3-4只雄性组成)经过为期一周的社交互动后,社会等级体系逐渐稳定。值得注意的是,社会互动结果主要由较低等级个体决定:中等地位小鼠面对更高等级个体时防御行为概率增加,而面对较低等级个体时则减少。
神经机制研究揭示两个关键发现:首先,MDT作为神经"枢纽"在不同等级小鼠中呈现差异性激活。高等级小鼠的MDT神经元表现出更强的兴奋性,这种兴奋性差异源自眶额皮层增强的兴奋性输入和前脑基底部减弱的抑制性输入。增强的MDT兴奋性通过前馈抑制机制降低cACC活动,从而提升竞争能力。实验显示激活MDT到cACC的神经投射可使低等级小鼠的竞争能力显著提升。
其次,研究团队鉴定出TRPM3(瞬态受体电位阳离子通道M亚型3)这一关键分子。高等级小鼠的MDT神经元中TRPM3表达水平显著高于低等级个体。通过操控实验发现,激活MDT中的TRPM3通道可同时提升MDT神经元兴奋性和竞争表现,这种效应可能通过增强对cACC的前馈抑制实现。
Nelson强调:"这些发现揭示了神经元为建立灵活社会等级行为谱而发生的精准变化。虽然人类社会地位与心理健康的关系已被证实,但具体神经机制仍是未解之谜。本研究为开发针对精神疾病的新疗法提供了重要靶点,未来需要更多因果性实验来深化对大脑行为调控机制的理解。"
该研究获得霍华德·休斯医学研究所和美国国立卫生研究院资助。参与研究的机构还包括哈佛大学分子与细胞生物学系、脑科学中心及旧金山Calico生命科学有限责任公司。
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