【收藏学习】Ann Rev Neurosci最新综述：催产素、神经可塑性和社会行为
催产素是一种下丘脑神经肽，在分娩和哺乳期间调节子宫收缩。然而，催产素也在大脑中发挥作用，协调一系列社会行为，包括母亲养育、母婴关系、社会认知和配偶结合。在过去的几十年里，研究催产素调节社会行为的神经机制的研究激增。神经操作和神经活动监测的新工具大大增强了我们对这些细胞和突触机制的理解。
最近，来自葡萄牙尚帕利莫未知技术研究中心的 Henrique Veiga-Fernandes 团队在国际顶尖期刊Annual Review of Neuroscience 在线发表了题为“Oxytocin, Neural Plasticity, and Social Behavior”的综述文章，文章回顾了近年来对啮齿动物催产素神经调节的研究，重点关注细胞生理变化与突触传递、可塑性和社会行为的功能影响之间的关系。
欢迎加入
全国神经环路学术讨论群
添加小编微信
brainnews_11
-留言：神经环路研究群-
对催产素系统的概述
催产素是一种由9个氨基酸组成的循环肽，由下丘脑神经元合成，包装成密集的核囊泡，然后运输到树突和轴突中释放。催产素在室旁核（PVN）、视上核（SON）和副大细胞下丘脑核中合成。大部分催产素通过垂体后叶轴突释放进入血液。催产素也会在SON和PVN中分泌，以促进分娩和护理期间的同步放电和脉冲释放。
投射到垂体后叶的大细胞催产素神经元具有支配大量前脑结构的侧枝。大规模和整个大脑解剖映射，通过Oxytocin-Cre老鼠和催产素特异性神经元病毒发现Oxytocinergic轴突在整个大脑，包括丘脑、皮质、杏仁核、纹状体和海马。相反，许多区域为PVN催产素神经元提供输入，包括脑干和丘脑、下丘脑和皮层区域。
催产素和神经可塑性
催产素受体的激活有不同的功能效应，取决于目标组织或细胞类型。催产素受体通常与Gq/11α gtp结合蛋白偶联，Gq/11α gtp结合蛋白刺激磷脂酶C（PLC）产生三磷酸肌醇和二酰甘油。这增加了细胞内Ca2+，导致去极化、神经递质释放和基因转录和蛋白质合成。
神经调节可以通过兴奋性和细胞内信号募集诱导长期的突触修饰。例如，催产素降低去极化输入的阈值，从而诱导海马CA和嗅球中的长时程增强作用（LTP）。
在催产素触发的CA2神经元爆发放电增加了对CA1锥体神经元的侧驱动力后，CA2活性也使CA1具有可塑性。随后，对突触传递的快速和持久修改将以一种不太依赖持续神经调节的持久方式巩固对亲代照料或其他社会行为重要的神经反应变化。
去抑制是一种有效的生理机制，可实现突触的长期可塑性，在催产素释放期间或之后抑制减弱期间，加强重复活跃的突触输入。催产素抑制的减弱可以促进听觉皮层脑切片LTP的诱导，可能是通过增加NMDA受体反应和/或促进树突刺突。
将催产素与突触刺激配对持续增加EPSCs和峰值，配对抑制性输入的振幅也会增加，以平衡突触特异性兴奋性增加，确保传入输入的可靠和精确的尖峰信号。
催产素对神经反应和行为的中枢作用
通过对神经兴奋性的广泛直接和间接影响，催产素也影响感知和认知。尽管催产素增强了亲社会行为和母性关怀，但这种长达9个氨基酸的肽在本质上并没有社会性。
相反，数据表明，催产素作为一种神经调制器，放大传入信号，增加感觉输入的显著性，并通过长期可塑性机制导致后续行为的细化。当催产素在社会交往中释放时，特定的经历为催产素提供了母性或社会性的表现。
母体关照：许多物种的生存依赖于跨年龄的亲密和可靠的依恋关系，确保幼崽得到养育和保护。父母的行为通常涉及催产素。在绵羊中，分娩通过刺激大脑释放催产素触发母羊的母性行为。产后几小时，母羊就会变成自己羊羔的母羊。对绵羊的阴道和颈部刺激会诱导催产素和其他神经调节物质释放到脑脊液和嗅球中。这种增强的调节性增强了二尖瓣细胞对后代羔羊气味的反应。中枢催产素似乎是这种母子关系的基础，因为大脑注射催产素会诱导母羊接受不熟悉的羊羔。
草原田鼠的哺育能力很强，处女雌鼠可以根据伏隔核催产素受体的密度自发地表现出母性关怀的水平。最近的研究使用光遗传刺激来释放内源性催产素。光遗传刺激未交配雌性小鼠前腹侧室周核酪氨酸羟化酶阳性(TH+)神经元可促进母性行为，包括幼鼠取回。这些TH+细胞为PVN后叶催产素神经元提供单突触兴奋性输入，刺激这些细胞可增加血浆后叶催产素水平。
母性对入侵者的防御性攻击也涉及催产素。啮齿类动物通常会对与威胁相关的线索做出冻结反应，而母亲必须抑制冻结以保护幼崽和巢穴。阻断中央杏仁核的催产素受体会根据测试环境和母性状态产生不同的效果。
在母鼠的中央杏仁核注射OTA后，当幼鼠在场时，母鼠受到威胁相关的线索时，其冻结程度增加。中枢杏仁核中的催产素降低了经典恐惧条件反射引起的冻结，而向杏仁核注入OTA则增加了冻结。
相反，在另一种环境中，较小的雄性入侵者被引入母鼠和窝中，杏仁核OTA的注入反而增加了母鼠的攻击性和攻击。因此，杏仁核中的催产素不仅仅是降低(或增加)冻结或参与的倾向，还可能根据情境相关性灵活地切换回路功能。
总结和讨论
越来越多的证据表明，催产素对中枢神经系统的神经元有大量影响。催产素增加了兴奋性，并使突触具有可塑性，尽管具体机制因细胞类型和大脑区域而异。催产素并不是单方面增加亲社会行为和启动母性关怀，它似乎是一种注意力调节器，增加社会信息的显著性，例如不同的回路（如杏仁核、额叶皮层、听觉皮层、多巴胺能神经元）能够以行为上适当的方式选择性地对社会刺激作出反应。
虽然使用基因工具有助于确定先前未知的催产素信号和啮齿动物催产素系统的功能，但关于催产素释放和催产素能调节的功能仍有很多未知。新型分子传感器有望实时提供大脑特定区域催产素释放的定性和定量测量。单细胞RNA-Seq策略将为大脑不同区域的催产素受体神经元的分子表型提供更多的见解。需要继续研究催产素对神经回路、可塑性和行为的调节机制，以实现这一肽系统的最大治疗潜力。
参考文献
Froemke R C , Young L J . Oxytocin, Neural Plasticity, and Social Behavior[J]. Annual review of neuroscience, 44:359-381.
编译作者：Dr.Hu（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）
往