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题目：Neural circuitry for maternal oxytocin release induced by infant cries
期刊：Nature
IF：69.504
发表时间：2023年9月20日
通讯作者单位：纽约大学
DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06540-4
主要内容：
我们可能都有过看到婴儿在飞机上哭泣的经历。大多数乘客可能会戴上耳机并希望婴儿入睡，但父母的反应是尝试找出一种有用的方法来安抚婴儿并满足其需求。为什么会有区别？就母亲而言，众所周知，怀孕会引起身体的实质性变化，但大脑也会经历我们现在才开始理解的重大变化。作者报告在小鼠中发现一种神经回路，该神经回路仅在母亲的大脑中活跃，并促进持续有效的母体护理，以响应幼崽的求救。
该研究涉及催产素，催产素是一种小的神经肽分子，在物种之间在进化上高度保守。它对于在分娩期间诱导子宫收缩和在哺乳期间释放乳汁至关重要，但它在父母照顾和联系方面也起着关键作用。与Valtcheva等人来自同一组的研究人员的先前研究。揭示了涉及催产素的神经回路何时、何地以及如何影响小鼠的母体行为。
例如，一项开创性的研究研究了催产素产生神经元在下丘脑中的作用 - 从进化上讲，下丘脑是大脑最古老的部分之一，专门调节确保生存的各种基本功能。该研究表明，在母体小鼠中，下丘脑室旁核（PVN）区域中神经元释放的催产素对于调节听觉皮层（AuCX）的活动至关重要，AuCX是处理听觉信息的主要大脑区域之一。从PVN释放到听觉皮层的催产素使哺乳母亲适应幼崽的叫声。重要的是，催产素神经元在与母亲共同饲养时观察护理活动的原始雌性小鼠中也被激活，从而促进原始小鼠的母体行为。
Valtcheva及其同事的研究现在解决了一个未被探索的问题：催产素神经元是如何被幼崽求救信号激活的？为了回答这个问题，作者记录了母鼠的神经活动，当扬声器播放幼崽的叫声时，母鼠的头部固定在原位。这种方法使作者能够完全控制听觉信息的来源，并允许他们进行高度复杂的神经记录和操作，这对于自由行为的动物来说更具挑战性。
作者发现PVN中的催产素神经元不会立即对幼崽的叫声做出反应。相反，神经元的活动只有在重复播放呼叫后才会增加。催产素神经元在其他情况下先前已被报道需要强烈的刺激并表现出延迟反应。然而，目前的研究表明存在时间相关性：只有持续或长时间的哭泣，例如在产妇护理发作之前和期间可能发生的哭声，才能激活母亲的这些催产素神经元。值得注意的是，这些反应是幼犬叫声特有的（对其他声音没有反应），并且在未生产的母鼠中没有观察到。
作者继续将病毒示踪剂注射到母体小鼠的PVN催产素神经元中;这些病毒通过神经回路中的上游神经元移动，从而使作者能够标记向催产素神经元发送听觉信息的大脑区域。有趣的是，处理对听觉信息有意识反应的区域，如AuCX和下丘（IC），与PVN催产素神经元没有直接联系。相反，AuCX和IC通过丘脑后部发送幼崽呼叫信息，丘脑后部是一个大脑区域，其中感觉信息被组织并重定向到其他区域（图1）。
具体来说，作者发现了从丘脑后层内（PIL）核到PVN的密集突起。PIL属于非Leniscal听觉通路，已被建议介导对声音的无意识感知，例如注意力，情绪反应和反射反应。最近的研究还强调了PIL及其对下丘脑区域的投射在处理小鼠其他社会线索中的作用7以及斑马鱼进化保守回路中社会信号的识别。
Valtcheva及其同事提出了PIL在催产素PVN回路中的新作用，该回路介导对幼犬求救呼叫的感知，因此可能会影响孕产妇护理的质量。事实上，当作者使用一种称为化学遗传抑制的技术使PIL对催产素PVN神经元的信号保持沉默时，他们观察到行为自由的母亲持续努力保护幼崽免受潜在危险的意愿降低。
PIL神经元以持续的活动响应幼犬的叫声，有时在幼犬叫声结束后会发射几秒钟。但是，尽管对PVN催产素神经元的投射是密集的，直接的和功能性的，但从PIL到PVN的突触连接不足以诱导催产素神经元的直接放电。相反，作者报告了一种有趣的机制，其中PIL神经元的持续活动克服了催产素神经元激活的强烈抑制，从而有助于催产素神经元对幼崽呼叫的反应。
最后，作者假设激活的PVN神经元导致催产素在下游大脑区域释放，从而促进母体行为。为了测试这一点，他们使用了基因编码传感器。这使得当母亲在听幼崽求救时，可以在选定的大脑区域中标记与其受体蛋白结合的催产素分子。这种方法表明，催产素确实在幼崽叫后释放，在一个称为腹侧被盖区（VTA）的区域。VTA是大脑奖励系统的核心节点之一，已知会产生动机行为并处理奖励信息。有趣的是，当从PIL到催产素PVN神经元的信号被沉默时，幼崽叫声后VTA中的催产素释放可以忽略不计。
这项工作的最强点之一也可以被视为其主要局限性。高度受控的实验装置，其中头部固定的小鼠聆听预先录制的幼崽叫声，使作者能够获得前所未有的机制知识，了解该回路中的催产素神经元如何处理与自然动物行为高度相关的信息。然而，这些神经元在实际自然行为中的活动动态仍然未知。例如，与记录的呼叫相比，这些细胞对母亲自己后代的幼崽呼叫的反应是否不同？
总体而言，作者提供对来自后代的感觉线索如何在神经回路水平上整合的机制理解，以激活催产素等神经调节剂的释放并促进母体护理。证明从PIL到催产素PVN神经元的途径的激活对于诱导母体护理是必要的，这为未来的研究提出了问题。例如，该途径的激活是否足以驱动未生产的母体行为？
人们也很容易认为，这种回路在一些影响许多女性的产后疾病中发生了改变，例如产后抑郁症。如果是这样，那么这项工作最终可能有助于阐明这些疾病的生物学机制，并可能为药物发现开辟策略。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06540-4
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