Nature︱新发现！催产素神经元引起母性行为的社会传播

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撰文︱赵新月

责编︱王思珍

社交互动（social interactions），比如，组建家庭和养育子女，是动物和人类行为的基本方面【1,2】。亲系养育（maternal care），即父母养育子女，包括非亲生父母的养育，特别重要，因此父母的特性常被认为部分是天生的或是在交配后诱导的。然而，母性行为也可以从经验中获得：在灵长类动物中，包括人类在内，非亲生父母可以在专业的指导下，或在有经验的照顾者的帮助下学会如何养育孩子【1-4】。然而，这种行为是否可以从其他物种的经验中习得，以及母性学习可能存在哪些神经机制，目前尚不清楚。

催产素（oxytocin），释放自下丘脑室旁核（PVN），进化上属于较原始的荷尔蒙，是一种母体行为的重要分子信号【5-7】。催产素不仅与分娩和哺乳有关【8, 9】，也在大脑中起作用，以增加社会信息和替代性亲系养育行为的显著性【10-12】。在小鼠中，催产素能使听觉皮层产生神经可塑性，从而使父母可以感知幼崽的痛苦或危难叫声【13】。然而，最初的父母经验如何促进下丘脑信号和皮质神经可塑性，以实现更好的后代养育，目前仍尚不清楚。

2021年8月11日，在以Oxytocin neurons enable social transmission of maternal behavior为题在线发表于Nature的最新论文中，美国纽约大学医学院的Ioana Carcea（第一作者和共同通讯作者）和Robert C. Froemke团队发现了啮齿类动物可以通过社会传播获得母性行为，并且通过内源性催产素使成年照顾者的大脑适应婴儿的需求。

文章中，首先，作者将有经验的母鼠（即鼠妈妈）、其幼崽、与未交配过的年轻雌鼠（即处女鼠）进行同笼饲养（图1a），以持续监测处女鼠的行为事件和神经活动模式（图1b, c），发现鼠妈妈的存在会促使同居处女鼠对幼崽的养育行为：外出寻找幼崽并将幼崽带回巢穴（retrieval）（下文简称寻回幼崽）、与幼崽同巢共处（图1b-f）。

图1 母鼠（dams）引导处女鼠与幼崽同巢共处

（图片引自：Loana Carcea, et al., Nature 2021）

研究人员进一步观察到了母鼠和处女雌鼠之间一些不寻常的互动，表明了鼠妈妈如何影响处女鼠的同种养育行为。首先，鼠妈妈试图让处女鼠和幼崽呆在窝里。如果处女鼠离开巢穴，母鼠会护送或“守护”在其身后（图1g-k）；该“守护行为”会持续数小时至数天，且这种母鼠的这种“守护行为”并不同于攻击行为；母鼠并没有阻止处女鼠与幼崽的接触，而是鼓励其进入并留在巢穴中。其次，处女鼠也会在与母鼠直接接触的情况下，通过观察母鼠行为，开始外出寻找并将幼崽带回巢穴。当特异性沉默PVN神经元、以抑制催产素释放后，同居处女鼠外出寻找并带回幼崽的行为减弱（图2a）。

采用单细胞电生理记录发现，在母鼠“守护”行为、母鼠寻回幼崽、及处女鼠与幼崽同巢共处的过程中，处女鼠的释放催产素的PVN细胞的电生理活动被激活，其对非亲生幼崽的养育行为也增强（图2b-j）。这些提示了不同的经历会激活催产素神经元，以确保新父母能够适应孩子的需求（图3a-d）。

图2 “守护”行为和同巢共处激活处女鼠PVN/催产素神经元（OT-PVN）

（图片引自：Loana Carcea, et al., Nature 2021）

进而地，实验发现，处女鼠在观察母鼠养育行为中，（母鼠）通过社会性的信息传递（给处女鼠），以增强处女鼠的养育行为（图3e-g）。当用透明屏障阻断母鼠和处女鼠之间的直接物理接触时，处女鼠的这种外出寻找并带回幼崽的养育行为依旧可以获得（图3f, g），提示母鼠与处女鼠间的社会信息传递依赖于视觉输入。同时，催产素信号也很重要，因为，催产素受体敲除后，尽管处女鼠可以通过透明屏障观察母鼠养育行为，但并没有出现寻回幼鼠的行为（图3f, g）。

研究人员采用单突触病毒逆行追踪技术和光遗传操作证实，来自同侧上丘内侧浅层（sSC）神经投射，即sSC→PVN环路，参与视觉处理：在巢穴中，处女鼠与鼠妈妈，或与幼崽之间的相互作用可能引起基于躯体或感觉的PVN输入，而鼠妈妈的母性行为可能会引起上丘的视觉反应。换言之，这些结果提示了一种神经回路，即sSC→PVN，且通过这该回路，来自社会经验的感觉输入被汇聚到释放激活性催产素的PVN神经元和其他下丘脑细胞类型，从而实现亲代养育。

图3 幼鼠的行为和神经活动观察

（图片引自：Loana Carcea, et al., Nature 2021）

而且，作者也观察到，即使处女鼠与母鼠或与幼崽没有互相交流，鼠妈妈寻回幼崽的养育行为会也激活未同居的处女鼠的PVN神经元活动（图3h-j）。因此，有一个共同的大脑下丘脑细胞群体，如某些镜像细胞或“社交”细胞，对观察和执行养育行为（即寻回幼崽）都很敏感。这表明：通过招募处女鼠的PVN细胞（包括其他催产素释放细胞），鼠妈妈的母性养育行为被社会性地传播给其他雌性，有时是视觉传播。

前期研究可知，左听觉皮层是母性行为的重要神经适应部位，它可以被催产素调节，增强对幼崽求救信号的反应，从而促进养育行为（即寻回幼崽）【13, 14】。在此，研究人员使用单细胞和和纤维光度测量记录，研究了原始PVN激活与皮层可塑性和寻回幼鼠行为的关系。结果发现，在处女鼠开始寻回幼崽之前，其光度信号逐渐增加，而寻回幼崽任务24小时后，光度信号则减弱（图4a-c）。这一结果提示：或许通过某些体内平衡机制或抑制性可塑性，皮层神经元活动被进一步完善【14】，以防止在回应幼鼠呼叫时使处女鼠神经元过度兴奋。

图4 PVN调制与左侧听觉皮层可塑性

（图片引自：Loana Carcea, et al., Nature 2021）

接下来，作者也测试了非同巢处女鼠的PVN活动、皮层反应如何与幼鼠呼叫相关联。首先，结果提示，多种自然的幼鼠叫声配对可以持续增强处女鼠的皮层反应，并通过这种方式，新生父母的听觉皮层对幼鼠的呼叫变得更加敏感，从而出现快速的行为反应（图4d-f）。其次，处女鼠观察母鼠寻回幼崽行为（过程）后，若处女鼠也执行该行为，则其PVN→听觉皮层投射被显著激活，若不执行该行为，则此投射激活不显著（图4g-i）。最后，选择性的抑制处女鼠左听觉皮层的催产素受体，可阻止处女鼠的寻回幼崽的养育行为，而光遗传激活OT-PVN→听觉皮质投射，则可以增强处女鼠的该养育行为（图4j, k），这表明PVN→听觉皮层神经投射与催产素信号正相关。 

图5 工作模式图：母鼠和处女鼠共处期间PVN和OT-PVN神经元激活与母鼠和处女鼠之间行为学联系

（图片引自：Loana Carcea, et al., Nature 2021）

文章结论与讨论，启发与展望

大多数的父母的行为很可能是由先天性和后天性的综合因素导致的，因为这些行为产生迅速，表现可靠，对物种生存很重要【1, 15-17】。这项研究则表明了社会信息传递如何影响锯齿动物的替代性亲系养育行为（图5）。

作者构建一个综合视频、音频、及神经活动的持续性检测的集成系统，进而客观记录和分析小鼠行为事件和神经活动，并发现，有经验的母亲会引导处女鼠亲近窝里的幼崽，确保幼崽至少有一个共同照顾者。处女鼠也可以观察、学习母鼠如何养育又输（寻回幼崽）。而且，这种社会学习依赖于视觉输入，也需要从上丘视觉层到PVN催产素神经元的直接投射。

催产素可能会增强幼鼠行为（如危难或悲痛呼叫）的特定大脑区域的神经表征，这些脑区（如侧听觉皮层）对于父母学习如何养育子女很重要。当将来处女鼠也有了自己的幼崽时，处女鼠与鼠妈妈和幼崽同居期间所获得的宝贵的养育经验，会帮助处女鼠提升早期的养育子女的能力。也同理于其他野生群居动物。

因此，父母养育行为的社会性传播将有助于确保啮齿动物和人类等其他物种的后代的存活和成长。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03814-7

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参考文献（上下滑动查看）  

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制版︱王思珍

本文完