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多数哺乳动物中母婴社会联结的神经机制研究 精选

已有 5848 次阅读 2025-10-3 14:45 |系统分类:海外观察

对于大多数哺乳动物而言,母婴之间的社会联结是一种基本且受进化保守的行为,它对后代存活、情绪调节以及习得未来社交互动所需的社交技能至关重要(1)。生命早期的经历,尤其是母爱关怀,会塑造个体的发展轨迹,并对其成年后的认知、情绪及社交能力产生深远影响(2)。在啮齿类动物中,神经肽催产素在母鼠对幼鼠的育幼行为(如筑巢、理毛、哺乳)中所发挥的核心作用已得到广泛认可(3)。然而,关于催产素如何调控幼鼠对母鼠的行为(尤其是在母婴分离与重聚过程中),目前人们的了解仍相对有限。在本期杂志第1111页,泽尔马诺夫(Zelmanoff)等人(4)报道了小鼠幼崽在母婴分离与重聚期间,产催产素神经元活性的实时变化,这一研究为揭示后代如何主动促进母婴联结提供了新视角。

Oxytocin signaling regulates maternally directed behavior during early life | Science

小鼠幼崽针对母鼠的行为(尤其是超声发声,USVs)是复杂且协调的动作,这类行为不仅是幼崽传递痛苦的信号,还能主动吸引母鼠的注意力。泽尔马诺夫团队采用了母婴分离实验范式:将出生后第15天(P15)的幼崽与母鼠分离3小时,随后观察二者重聚过程。研究人员发现,幼崽与母鼠重聚后,其超声发声频率立即升高;而当母鼠做出舔舐、理毛、哺乳等主动回应行为后,幼崽的超声发声频率逐渐降低。为了单独分析幼崽的发声情况,研究人员又用麻醉的母鼠重复了该实验。结果显示,与清醒母鼠重聚时幼崽超声发声逐渐减少不同,幼崽与麻醉母鼠重聚后,其超声发声量始终维持在较高水平。这些超声发声呈现出两种不同模式:一种是与衔乳行为相关的“窄频-低频发声”,另一种是未发生衔乳时发出的“窄频-高频发声”。这些结果表明,幼崽的发声行为可独立于母鼠行为,主动介导母婴间的社交重连,这也凸显了幼崽在塑造母婴互动过程中的重要作用。

催产素是一种由大脑下丘脑分泌的肽类物质,参与调控哺乳动物的社交行为。泽尔马诺夫等人采用光纤 photometry技术,结合经颅光学沉默法,对自由活动状态下P15幼崽体内产催产素神经元的活性进行了检测与抑制。研究发现,当幼崽从饲养笼转移至分离环境时,产催产素神经元的活性在超声发声开始前逐渐升高,在发声启动后不久达到峰值,随后在数秒内下降。在分离过程中,产催产素神经元被逐步激活:幼崽发声时,神经元活性会出现瞬时峰值,且整体活性随分离时间推移呈逐渐上升趋势。有趣的是,抑制产催产素神经元活性后,幼崽在长时间分离过程中通常会出现的发声自然减少现象消失了,这表明催产素在根据社交情境调节幼崽发声反应方面发挥着关键作用。此外,催产素的作用还具有情境特异性与性别二态性:在分离期间抑制产催产素神经元活性,会改变雌性幼崽在重聚时的超声发声模式,但对雄性幼崽无此影响。目前,这种性别差异背后的生物学机制及其对发育的潜在意义尚不明确。

幼崽与麻醉母鼠、清醒母鼠重聚时呈现出的不同发声模式,表明在社交互动过程中,母鼠与幼崽之间的催产素信号存在同步性。当幼崽与能做出回应的母鼠重聚时,其发声频率起初会升高,但随着母鼠主动参与互动,发声频率会迅速恢复正常。此前研究已证实,母鼠的这种互动行为由其体内催产素的释放介导。因此,幼崽发声频率的下降可能反映了母鼠与幼崽间催产素信号的同步,这种同步有助于促进社交稳定与情绪安抚。相反,幼崽与麻醉母鼠重聚时发声频率持续升高,这一现象提示母婴间催产素信号同步被破坏,或母鼠未提供能稳定幼崽催产素释放所需的反馈信号。这些结果引出了一个重要问题:在互动重聚过程中,母鼠与幼崽体内催产素的动态变化如何在时间和功能上实现协同?这也为未来研究指明了关键方向。若能在母婴主动互动期间同时监测二者产催产素神经元的活性,或可揭示信号同步背后的机制,以及该机制在塑造早期社交与认知发展轨迹中的作用(5)。

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(图片说明:在小鼠中,神经肽催产素参与调控母鼠的育幼行为,如筑巢、理毛与哺乳。图片来源:KLEIN AND HUBERT/MINDEN PICTURES)

此前针对小鼠的研究已证实,催产素在成年个体的社交稳态维持中具有重要作用(6),而泽尔马诺夫等人的研究进一步发现,催产素神经元可介导P15幼崽由隔离引发的社交反弹行为。他们的研究结果表明,催产素神经元在“分离后恢复社交平衡”的稳态机制中扮演着关键角色。这一发现也引发了新的疑问:催产素在幼崽社交行为中是否还发挥着更广泛的作用?社交互动由两个相互关联但又彼此独立的系统调控:其一为稳态系统,通过应激调节通路对社交威胁与社交缺失做出快速反应(7);其二为愉悦系统,通过与多巴胺系统整合来增强社交奖赏效应(8,9)。尽管这两个系统共享部分神经环路与细胞机制,但催产素对二者的调控方式可能存在差异。泽尔马诺夫团队的研究聚焦于社交稳态调控,即催产素如何在隔离应激后推动幼崽与母鼠重建联结。然而,未来研究还需探究催产素是否也参与母婴互动中的愉悦过程——例如,社交接触所带来的奖赏属性,是否会驱动幼崽主动靠近母鼠,而非仅在“社交缺失”时做出反应。明确这一差异至关重要,因为它决定了催产素的主要功能是“纠正社交失衡”,还是同时兼具“增强社交互动固有奖赏效应”的作用。

P15是小鼠发育过程中的一个敏感时期,但实际上,催产素信号在这一阶段之前就已具备功能,并开始影响母婴互动。出生后早期(P15之前)涵盖了多个关键发育转折期,包括感觉加工能力的发展、下丘脑神经肽系统的成熟,以及母婴交流模式的建立。对于大多数小鼠品系而言,幼崽的超声发声遵循明确的个体发育规律:在出生后前5-6天内逐渐增多,在P6-P7左右达到峰值,随后在出生后第二周末逐渐减少直至几乎消失(10,11)。这一发育轨迹意味着,P15时期的分离实验发生在幼崽痛苦信号释放的主要峰值期之后,可能错过了催产素对重聚行为与依恋形成产生最强影响的关键阶段。若能在更早的发育窗口中研究催产素的功能,或可揭示神经化学信号如何为依恋联结的初始形成提供“支架”,并塑造个体后期的社交行为与应激反应。尽管目前在操控和记录新生小鼠脑部活性方面仍面临巨大技术挑战,但这类研究对于完整阐明母婴联结的发育轨迹、明确催产素调控幼崽社交行为的“稳态通路”与“愉悦通路”至关重要。

该研究结果的意义还延伸至转化神经科学领域,尤其对自闭症谱系障碍(ASD)等以社交沟通与依恋缺陷为特征的神经发育障碍研究具有重要启示。催产素已被视为治疗自闭症的潜在手段,但人们对其治疗机制的理解仍不完整,且关于其疗效的研究结论也存在争议。明确生命早期催产素信号如何通过精确的时间调控与情境特异性调控社交沟通,不仅可为开发靶向治疗方案提供依据,还能深化人们对社交认知障碍的理解。




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