在社交場合,有些人如魚得水,健談熱情,仿佛天生就適合“社交場”,他們就是我們常說的外向型(E人,extroverts)。而另一些人則更喜歡獨處,安靜內斂,在建立關系時慢熱而真誠,這類人屬于內向型(I人,introverts)。無論你是哪一種,其實我們的社交行為早已“寫”進了大腦之中。社會行為是人類和動物與生俱來的本能行為,它受到大腦中多個區域的精密配合和時空調控。在充滿不確定性的環境中,良好的社交能力不僅能幫助我們建立關系,更直接關系到生存與繁衍。但在一些神經發育和精神疾病中,如自閉癥、精神分裂癥等,這種能力常常出現障礙。其中一個關鍵能力叫作社交新穎性偏好(social novelty preference),也就是我們在遇到一個陌生人時,會更傾向于與“新朋友”互動,而不是繼續與熟人打交道。這種偏好在群居動物中也很常見,有助于評估潛在的威脅或建立新的社交連接。有趣的是,這種看似簡單的偏好,其實也受到注意力、感知能力、社交記憶,甚至社會等級的影響。盡管我們已經知道它對社交行為的重要性,但關于它的行為模式以及大腦中的神經環路是如何調控它的,目前科學界仍在不斷探索中。
前額葉皮質(prefrontal cortex,PFC)參與調節社交認知、情緒、決策等高級功能【1】,其中內側前額葉皮質(medial prefrontal cortex,mPFC)是調控復雜認知功能和社交行為的關鍵腦區【2】,涉及社交互動、社交新穎性偏好、社會等級認知以及社交獎勵處理等方面。研究表明,mPFC中的特定神經元亞型在不同的社交行為中具有不同的功能,比如表達多巴胺 I型受體并投射至伏隔核(Nucleus accumbens) 的錐體神經元,參與社交記憶調控;表達催產素受體的神經元則特異性調節社交識別【3】。然而,由于 mPFC 神經元的高度異質性,是否存在分子水平上明確標記的神經元亞型能夠專門調控社交新穎性偏好,仍然未知。
2025年4月23日,哈佛醫學院-波士頓兒童醫院張毅教授實驗室在Science Advances雜志發表了題為
A molecularly defined mPFC to BLA circuit specifically regulates social novelty preference的研究,報道了mPFC中一類興奮性神經元特異性編碼社交新穎性行為,并通過投射至杏仁核來調控這一功能。該研究進一步完善了分子-細胞-環路-功能的研究框架,為深入揭示前額葉皮質在社交行為中的功能多樣性提供了新的視角。
此前,張毅課題組構建了小鼠前額葉皮質的基因表達圖譜【4】,分析了其所含細胞亞型的轉錄動態,通過分析在青春期(P21 至 P60)這一神經可塑性高度動態變化的關鍵階段,展示了涉及主要神經精神疾病的基因在不同細胞類型中的特異性調控。研究者發現,由Il1rapl2和Foxp2標記的興奮性神經元亞群富集表達了與雙向情感障礙和自閉癥有關的差異基因,但只有Il1rapl2標記的神經元亞群在調控社交新穎性偏好方面起重要作用,并不影響一般社交能力。在自由探索模型下,在體鈣成像結果顯示識別新個體過程中,小鼠Il1rapl2標記的神經元活性下降。化學遺傳 (Chemogenetics) 實驗表明,激活Il1rapl2神經元會削弱這種新穎性偏好,而且這一表型在性別間無顯著差異。
隨后,病毒示蹤 (Viral tracing) 實驗發現小鼠mPFC Il1rapl2神經元主要接受來自丘腦 (Thalamus)、運動皮層 (Motor cortex) 和海馬體 (Hippocampus) 的投射,并下行連接腱旁核(Parataenial nucleus,PT)和基底外側杏仁核(Basolateral amygdalar nucleus,BLA)。三箱社交 (3 chamber social interaction)實驗結果表明,光激活mPFCIl1rapl2→BLA環路抑制與陌生小鼠社交,此連接主要由BLA谷氨酸能I型神經元建立;mPFCIl1rapl2→PT環路并不參與社交行為。
圖.mPFC Il1rapl2神經元編碼社交新穎性偏好行為
綜上,研究者鑒定了前額葉皮質由明確分子標記的自上而下的神經環路,該環路特異性編碼社交新穎性偏好,而不影響一般社交能力。這不僅為不同社交行為由特定mPFC神經元亞型及環路調節的觀點提供了直接證據,還為自閉癥治療提供了潛在的干預靶點。
該項研究由哈佛醫學院波士頓兒童醫院張毅教授實驗室完成。劉一穹博士和王穎博士為該研究的共同第一作者,謝國光博士、楊潛穎博士、Aritra Bhattacherjee博士和張超博士對本研究也做出了重要貢獻。張毅教授為本文的通訊作者。
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt9008
制版人: 十一
參考文獻
1. Stanley, D.A. & Adolphs, R. Toward a neural basis for social behavior.Neuron80, 816-826 (2013).
2. Murugan, M., et al. Combined Social and Spatial Coding in a Descending Projection from the Prefrontal Cortex.Cell171, 1663-1677 e1616 (2017).
3. Tan, Y., et al. Oxytocin Receptors Are Expressed by Glutamatergic Prefrontal Cortical Neurons That Selectively Modulate Social Recognition.The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience39, 3249-3263 (2019).
4. Bhattacherjee, A., et al. Cell type-specific transcriptional programs in mouse prefrontal cortex during adolescence and addiction.Nat Commun10, 4169 (2019).
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