  上海欣软《动物行为实验手册》正在免费包邮发放中，《动物行为实验指南》是前者的进阶篇，全书预计600页+，内容更加详实严谨，印书版预计9月份完成，获取方式请关注公众号：脑声常谈的后续通知。  性行为和攻击行为对物种的生存和个体繁殖成功至关重要。虽然许多边缘区域已经被发现与这些行为相关，但社会线索如何在不同区域之间表现出来，以及网络活动如何产生每种行为仍然尚未解决。 基于此，2023年8月9日纽约大学格罗斯曼医学院神经科学研究所在Neuron上发表“Neural dynamics in the limbic system during male social behaviors”，揭示了雄性社会行为中边缘系统的神经动力学。
为了回答这些问题，作者利用光纤记录了雄性小鼠在交配和战斗期间的13个边缘区雌激素受体表达细胞的Ca2+信号。发现同种人的感觉信息和社会行动信号被广泛地分布在边缘系统中，并且可以从网络活动中被解码出来。跨区域相关分析显示，在社会行动启动阶段，网络功能连接显著增加，而晚期交配则伴随着一种“分离”的网络状态。交配和攻击在扩展的社交行为网络（SBN）中引起不同的激活模式，社会行动发起期间网络功能连接大幅增加。基于反应模式，作者提出了交配偏向网络，和一个攻击性偏向网络分别调节雄性的性攻击行为和攻击性网络(ABN)行为。
图一 光纤记录边缘系统中的13个区域 作者选择了13个与攻击性和/或性行为有关，或与这些区域密切相关的脑区进行Ca2+记录。主要包括五个下丘脑区域： MPN、AHN、VMHvl、下丘脑背内侧和PMv；5个杏仁核区域：前MeA、后背MeA、PA、后内侧皮质杏仁核和后内侧BNST；杏仁核和下丘脑外的三个区域：腹侧LS、SUBv，和外侧PAG。这13区域密集连接多个记录区域和表达丰富的Esr1，除了AHN，LSv，PAG，其中Esr1表达温和。为了靶向表达esr1的细胞，作者将病毒注射到Esr1-Cre雄性小鼠的每个候选区域。一组饲养的非攻击性BALB/c雄性被引入记录雄性的家笼子约10 min，而在雌性实验中引入一只可接受的雌性。记录雄性小鼠的性行为和攻击性行为。
图二 在与同种生物初次相遇期间SBN被广泛激活 当入侵者进入时，无论性别如何，许多大脑区域都显示出显著的Ca2+活性增加。在雄性引入过程中，VMHvl在所有记录的区域中增加最多，其次是DMH和PMv。在雌性引入后，MPN的增长最大，VMHvl、DMH、PMv、MeAa、BNSTpm、MeApd和PA均呈类似的增长。在下丘脑和杏仁核外，SUBv和LSv适度地增加了活动，而lPAG在雄性引入期间只略微增加了活动。当比较对雄性和雌性的引入反应时，VMHvl、DMH和PMv对雄性表现出优先反应，而MPN、BNSTpm、MeAa和PA表现出相反的反应偏差，表明它们可能优先于参与雄性或雌性导向的社会行为。不同地区的反应的时间动态不同，在雄性和雌性进入期间是相似的。一般来说，在入侵者引入期间，下丘脑区域比下丘脑外区域的活动增加得更快。在雄性和雌性的引入过程中，DMH上升的潜伏期最短，明显快于大多数其他区域。PMv在所有下丘脑区域中反应最慢，杏仁核区域对入侵者的反应通常比下丘脑区域要慢。下丘脑区域的活动增加也很快达到峰值，平均潜伏期约为5秒，而杏仁核区域的反应需要7-23秒才能达到峰值。在下丘脑外区域中，MeAa始终表现出最短的峰值时间，速度快于MeApd和CoApm。雄性和雌性入侵者引入之间的发病潜伏期或峰值时间没有差异，这表明与反应大小不同，一个区域反应的时间动态在很大程度上独立于入侵者的性别。
图三 在雄性和雌性社会交互中，相同的区域被激活，但具有不同的模式 在入侵者引入后，最初的Ca2+增加，除AHN外，所有下丘脑和杏仁核区域的Esr1细胞增加了活动。在雄性交互中，VMHvl的活性增加幅度最大，其次是PMv、DMH和MeApd。在雌性交互中，MPN、PA和MeAa的活性增加最大，其次是MeApd、BNSTpm、VMHvl和PMv。在下丘脑和杏仁核外，SUBv在调查中活动轻微增加，而lPAG和LSv均无活动变化。作者发现VMHvl、DMH和PMv表现出雄性偏倚反应，而MPN、PA和MeAa表现出雌性偏反应。虽然研究了雄性和雌性在相同的十个区域的诱发活动增加，但在不同区域对雄性和雌性的反应幅度之间没有显著的相关性，表明不同性别的线索诱发了不同的网络激活模式。雄性和雌性交互的时间反应模式不同，但很大程度上与性别无关。MeAa的反应明显早于MPN、VMHvl和PMv，这使其可能是下丘脑激活的驱动力。在雄性和雌性的交互中，PMv都是反应最慢的区域之一，尽管其活性增加幅度最高，特别是在雄性的交互中。在扩展的SBN中，社会交互过程中反应的时间序列在很大程度上与入侵者的性别不变，很可能是一个稳定的网络属性
图四 攻击和性行为期间的独特反应模式 动物们对雄性和雌性的入侵者表现出了不同的行为。虽然攻击和性行为都涉及快速移动，但网络激活模式是不同的。在攻击过程中，活动普遍增加，其中LSv是唯一的例外，这与它在抑制攻击性中的作用相一致。VMHvl、DMH和lPAG是最活跃的区域，而其余的反应区域则表现出类似的中度活性增加。lPAG和AHN只在攻击期间增加了活性，这表明了它们的特异性反应。MPN和MeAa的活性增加幅度最大，其次是DMH、PA、BNSTpm、VMHvl和AHN。其余6个区域没有反应。在攻击和性行为过程中的活动变化没有显著相关，这表明有一种行为特异性的激活模式。其次，反应的时间动态也有所不同，在攻击过程中，VMHvl反应最快，活动增加明显早于MeAa、PA、PMv和lPAG。lPAG是发作后唯一增加活动的区域，这与它在攻击期间驱动咬的作用一致。然而，总体而言，12个激活区域的反应起始时间差异相对较小，这表明攻击起始可能涉及边缘系统中许多区域的同时激活。相比之下，随着性行为的发展，大多数其他地区的性活动逐渐减少。在深推力过程中，除MPN、BNSTpm和PA外，扩张后的SBN的活性广泛受到抑制。在此过程中，一些被抑制的区域，包括VMHvl、MeAa和CoApm和lPAG，活性略有增加，而其他区域，如SUBv、AHN和DMH，被进一步抑制。总之，这些结果揭示了雄性攻击性和性行为中不同的激活模式：前者的特征是在许多区域广泛且同时激活，而后者的特征是一小部分区域的强大激活和许多其他区域的逐渐抑制。
图五 MBN和ABN的活动分别预测雄性的性行为和攻击行为 作者根据所有区域在不同社会行为阶段的平均得分反应进行了主成分分析。然后，通过仅使用来自非MBN区域或非ABN区域的数据的训练模型，研究了ABN和MBN活性在预测行为方面的贡献。非MBN和非ABN区域的活动仍然比时移模型更能预测雄性和雌性导向的行为，这表明尽管ABN和MBN分别优先参与攻击和交配，但它们并不是唯一的行为。
图六 社会行为中扩展SBN的功能连接的变化 作者最后研究了所有区域在不同社会行为中的功能连通性，并得出了几个一般性的结论。首先，一些区域即使在基线时也显示出显著的活动相关性，这种基线相关性可以被认为是静息态连接。在杏仁核区域中观察到最强的功能连接，包括MeApd、PA、CoApm和SUBv，或涉及lPAG的连接。在入侵者引入后，但在没有社会互动的情况下，除了加强VMHvl和PMv的连接外，功能连接模式保持不变，特别是与雄性入侵者之间。在攻击期间，功能连通性的增加并不需要Ca2+变化。例如，尽管LSv在攻击期间没有显示出反应的增加，但它与其他扩展的SBN的功能连接仍然增加。 该研究中作者使用改进的多位点光学记录系统，检测了雄性小鼠在性行为和攻击行为中边缘系统多个区域的神经活动。这些记录揭示了在网络中广泛的活动，在雌雄社会互动中以不同的方式进化。  特别鸣谢 |
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