原始文獻(xiàn)：

Yamaguchi, T., Wei, D., Song, S.C.et al.Posterior amygdala regulates sexual and aggressive behaviors in male mice.Nat Neurosci(2020). doi.org/10.1038/s41593-

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41593-020-0675-xwww.nature.com

Highlights：

雄性動物的性行為和攻擊行為受到后側(cè)杏仁核（PA）Esr+神經(jīng)元的調(diào)控。
雄性動物的性行為和攻擊行為分別由PA的不同神經(jīng)元控制。
控制性行為和攻擊行為的PA神經(jīng)元投射到不同的下丘腦區(qū)域，構(gòu)成重要的神經(jīng)環(huán)路。

性行為（sexual behavior）和攻擊行為（aggressive behavior）是兩種重要的社交行為，對于動物個體和物種的存續(xù)都非常重要。過去的研究表明，下丘腦的內(nèi)側(cè)視前核（medial preoptic nucleus，MPN）對于雄性的性行為不可或缺，而腹內(nèi)側(cè)下丘腦的腹外側(cè)部分（ventrolateral part of ventromedial hypothalamus，VMHvl）則是雄性間攻擊行為必需的。調(diào)節(jié)這兩種重要社交行為的神經(jīng)環(huán)路也一直受到關(guān)注。早期的研究指出終紋床核（BNST）和內(nèi)側(cè)杏仁核（medial amygdala）存在對MPN和VMHvl的投射，但這些神經(jīng)環(huán)路是以抑制性的GABA能神經(jīng)元為主的。其他的早期研究表明興奮性的谷氨酸能神經(jīng)元輸入對性行為和攻擊行為十分重要，也有證據(jù)表明后側(cè)杏仁核（posterior amygdala，PA）是MPN和VMHvl的興奮性輸入來源。本文的作者就探究PA的神經(jīng)元構(gòu)成的神經(jīng)環(huán)路在雄性性行為和攻擊行為中的作用。本文重點(diǎn)研究的是PA中的Esr1+神經(jīng)元。Esr1指雌**受體α（estrogen receptor alpha）。雌**在動物的社交行為中起著重要的作用，而PA，MPN，VMHvl都較高地表達(dá)Esr1，作者選擇Esr1+神經(jīng)元作為切入點(diǎn)也比較容易理解。

為了確定PA神經(jīng)元到MPN和VMHvl的投射，研究人員首先向雄性小鼠的MPN和VMHvl中分別注射了逆行示蹤劑CTB（霍亂du素亞基B）。CTB和Esr1的定位結(jié)果顯示，投射到MPN的PA神經(jīng)元主要位于PA的前部背內(nèi)側(cè)（anterior dorsomedial），而投射到VMHvl的PA神經(jīng)元主要位于PA的腹外側(cè)（ventrolateral），并且這些神經(jīng)元都與Esr+神經(jīng)元有著較高的重疊度。研究人員接著在雄性小鼠中同時注射了兩種不同的CTB，分別注射到MPN和VMHvl，以確定投射到兩個腦區(qū)的PA神經(jīng)元的重疊程度，結(jié)果顯示PA-MPN神經(jīng)元和PA-VMHvl神經(jīng)元重疊度很低。研究人員又在Esr1-2A-cre小鼠的MPN和VHMvl中注射攜帶有不同熒光蛋白的逆行HSV病毒，使投射到不同腦區(qū)的PA-Esr1+神經(jīng)元帶上不同的熒光標(biāo)記，結(jié)果顯示PA-Esr1+MPN神經(jīng)元和PA-Esr1+VMHvl神經(jīng)元也有著明顯的空間分布差異。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果zui終表明，投射到MPN和VMHvl的PA神經(jīng)元是由不同類群的神經(jīng)元構(gòu)成的。

摘自原文Fig1，熒光標(biāo)記顯示投射到不同腦區(qū)的PA-Esr1+神經(jīng)元是不同的類群。

與以前的研究結(jié)果一直，研究人員發(fā)現(xiàn)PA的神經(jīng)元以興奮性神經(jīng)元為主，且超過95%的PA-Esr1+神經(jīng)元是興奮型谷氨酸能神經(jīng)元。那么PA-Esr1+神經(jīng)元到MPN和VMHvl的投射是不是直接的興奮性投射呢？研究人員向雄性Esr1-2A-cre小鼠的PA中注射了攜帶有ChR2的AAV病毒，并用熒光蛋白標(biāo)記了PA和MPN／VMHvl的神經(jīng)元（也是通過病毒注射），然后進(jìn)行體外電壓鉗（voltage clamp）記錄。研究人員發(fā)現(xiàn)，光激活PA-Esr1+神經(jīng)元后可以在MPN和VMHvl中記錄到興奮性突觸后電流（EPSC）和抑制性突觸后電流（IPSC），EPSC的潛伏期（latency）遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于IPSC，表明EPSC可能是單突觸傳遞形成，而IPSC則為多突觸傳遞。用CNQX抑制AMPA型谷氨酸受體（谷氨酸為興奮性遞質(zhì)）后，EPSC和IPSC都被抑制。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，PA-Esr1+神經(jīng)元直接投射至MPN和VMHvl，為興奮性輸入，同時PA-Esr1+神經(jīng)元也存在至MPN和VMHvl的間接抑制性投射。

研究人員還對PA-MPN神經(jīng)元，PA-VMHvl神經(jīng)元，以及臨近的基底內(nèi)側(cè)杏仁核后部（BMAp）的神經(jīng)元分別進(jìn)行了RNA測序。RNA-seq的結(jié)果顯示，投射至不同腦區(qū)的PA神經(jīng)元以及BMAp的神經(jīng)元之間有著顯著的基因表達(dá)差異。對部分基因的在體雜交實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步證明了這一結(jié)論。研究人員于是證明了，投射到PMN和VMHvl的PA神經(jīng)元不僅分布在不同的區(qū)域，而且在分子水平上也是不同的神經(jīng)元類群。

確定了PA神經(jīng)元到MPN和VMHvl的投射之后，研究人員開始研究這些投射在雄性動物性行為和攻擊行為中發(fā)揮的作用。研究人員首先觀測了交配或打斗之后的雄性小鼠PA中c-Fos和Esr1表達(dá)情況。大部分被激活的神經(jīng)元（表達(dá)c-Fos）都表達(dá)了Esr1，表明Esr+神經(jīng)元與社交活動的相關(guān)性。c-Fos+神經(jīng)元也有著明顯的分布特征，交配誘導(dǎo)的c-Fos+神經(jīng)元與投射至MPN的神經(jīng)元的分布相似，而打斗誘導(dǎo)的c-Fos+神經(jīng)元與投射至VMHvl的神經(jīng)元分布相似。這些結(jié)果提示PA-Esr1+MPN神經(jīng)元和PA-Esr1+VMHvl神經(jīng)元分別與性行為和攻擊行為有關(guān)。

研究人員在雄性Esr1-2A-cre小鼠的MPN或VMHvl中注射攜帶有GCaMP6f的逆行HSV病毒，以檢測PA-Esr1+MPN神經(jīng)元和PA-Esr1+VMHcl神經(jīng)元的鈣信號（活性）。研究人員發(fā)現(xiàn)，雄性小鼠的PA-Esr1+MPN神經(jīng)元在面對雌性小鼠時有著顯著的活性提升，而PA-Esr1+VMHvl神經(jīng)元則對雄性小鼠有著更顯著的活性。同時，在雄性小鼠有交配行為時有著更強(qiáng)的活性（與攻擊行為相比），而PA-Esr1+VMHvl神經(jīng)元則相反。研究人員還發(fā)現(xiàn)，PA-Esr1+MPN神經(jīng)元的激活與雄性小鼠交配行為的起始相比是同時或者略早的，并且活性隨著性行為的進(jìn)一步進(jìn)行而不斷提升。與之相對，PA-Esr1+VMHvl神經(jīng)元沒有表現(xiàn)出這一特點(diǎn)，而是在與雄性小鼠的打斗中有著更加顯著的活性。

接下來，研究人員在雄性Esr1-2A-cre小鼠的MPN或VMHvl中注射攜帶有Flippase（Flp）的逆行HSV病毒，在PA中注射攜帶有hM4Di的AAV病毒（fDIO），分別標(biāo)記和操縱PA-Esr1+MPN神經(jīng)元和PA-Esr1-VMHvl神經(jīng)元。向雄性小鼠注射CNO抑制PA-Esr1+MPN神經(jīng)元后，小鼠的性行為幾乎完全消失，而攻擊行為沒有明顯變化。相對的，注射CNO抑制PA-Esr1+VMHvl神經(jīng)元顯著減少了小鼠的攻擊行為，而對性行為只有部分影響（雄性小鼠交配的前期行為沒有改變，交配后期行為有一定程度減少）。利用同樣的方法，研究人員又向PA-Esr1+MPN神經(jīng)元和PA-Esr1-VMHvl神經(jīng)元中導(dǎo)入了hM3Dq。向雄性小鼠體內(nèi)注射低劑量的CNO激活PA-Esr1+MPN神經(jīng)元可以顯著增加小鼠的性行為，而不影響攻擊行為。（有趣的是，用高劑量的CNO激活PA-Esr1+MPN神經(jīng)元還會增加對雌性小鼠的攻擊行為，但對雄性小鼠的攻擊行為沒有改變，表明PA-Esr1+MPN神經(jīng)元與自然狀態(tài)下雄性間的攻擊行為關(guān)系不大。）相對的，注射CNO激活PA-Esr1+VMHvl神經(jīng)元顯著增加了雄性小鼠的攻擊行為（對雌雄），但不影響小鼠的性行為。

zui后，研究人員還探究了PA-Esr1+神經(jīng)元的投射關(guān)系?？偟膩碚f，PA-Esr1+神經(jīng)元接收了來自嗅覺，環(huán)境，情緒狀態(tài)的整合信息，在雄性的性行為和攻擊行為中發(fā)揮著重要的作用。PA-Esr1+MPN神經(jīng)元是調(diào)控雄性性行為中重要的一環(huán)，而PA-Esr1-VMHvl神經(jīng)元在驅(qū)動雄性間的攻擊行為中發(fā)揮著重要的功能。

本文轉(zhuǎn)載于知乎文章@Wang xy

如果您也對動物實(shí)驗(yàn)感興趣，歡迎關(guān)注和推薦關(guān)注知乎賬號：

腦苛學(xué)

https://www.zhihu.com/people/brain-science

和微信公眾號：bioviewer，專注于動物神經(jīng)科學(xué)與行為學(xué)的實(shí)驗(yàn)知識的方法傳播與分享交流，您可以推薦給您身邊的朋友、同學(xué)以及老師，我們會定期更新您需要的相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法的視頻和文章，希望能對大家?guī)韼椭?img src="http://yt.yzimgs.com/ComFolder/459831/image/202104/202104071013813151.jpg" alt="" />