編碼同類雄性特徵的神經機制研究有新發現

2020-09-22 中科院之聲

9月21日，Neuron在線發表題為《特異性感知與攻擊行為相關的同物種雄性信息的下丘腦神經元》的研究論文。該研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）、上海腦科學與類腦研究中心、神經科學國家重點實驗室許曉鴻研究組完成。該研究利用鈣信號記錄、化學遺傳操縱及腦片電生理等技術，解析下丘腦腹側乳頭體前核通過整合嗅覺信息，特異性地編碼同物種雄性信息，進而調控小鼠攻擊行為的細胞及神經環路機制。

本能社會行為對於種群繁衍至關重要。在行為產生之前，動物需要整合感覺信息，判斷同物種個體的性別，進一步表現出合適的行為。例如，雄性對雌性表現出求偶動作；而對其他雄性則發動攻擊。以往研究發現，當嗅覺感知的器官——犁鼻器被破壞後，雄性小鼠喪失攻擊行為，且對雄性和雌性同類都表現出求偶動作。這表明小鼠對於同物種的性別判斷主要依賴於嗅覺信息。雖然已有研究表明下丘腦內特定核團驅動攻擊行為和求偶行為的發生，但是對於這些核團在生理條件下是如何整合來自嗅覺系統的性別信息，並進一步指導行為發生的神經機制，尚不清楚。

利用鈣信號記錄系統，許曉鴻研究組發現腹側乳頭體前核表達多巴胺轉運體的神經細胞（PMvDAT）在小鼠嗅聞成年雄鼠尿液時強烈響應，而對於去勢雄鼠、雌鼠、幼鼠以及大鼠的尿液反應很小。當利用藥理遺傳學方法抑制PMvDAT神經細胞時，雄性小鼠失去對於雄鼠尿液的辨識能力，相應的，對於雄性入侵者的攻擊行為也顯著下降。然而，激活這群PMvDAT細胞則增加對雄性小鼠的攻擊。進一步，研究組利用陽離子通道（Trpc2）基因敲除小鼠，破壞犁鼻器的嗅覺信號傳遞，發現在基因敲除的雄性小鼠中，PMvDAT細胞對於雄性小鼠尿液的反應顯著降低，說明PMvDAT細胞整合來自犁鼻器的嗅覺信息。利用病毒示蹤，鈣信號記錄和藥理遺傳學方法，研究組發現並證實來自犁鼻器的雄性小鼠尿液信號通過腹側終紋床核傳遞到PMvDAT細胞。研究表明，PMvDAT細胞特異性地編碼同類雄性信息，並進一步指導行為的發生。該研究解析雄性動物相關信息傳輸至下丘腦並引起攻擊行為的細胞和環路機制，為進一步研究性別特異性嗅覺信息處理、性別特異性行為的調控以及性別感知和意識的神經基礎奠定了基礎。

該研究在腦智卓越中心研究員許曉鴻的指導下，主要由博士研究生陳愛曉完成，實驗室成員嚴晶晶、張雯、王蕾等做出貢獻。研究得到腦智卓越中心研究員竺淑佳，竺淑佳實驗室管家宋楠及研究員徐春的支持。研究工作得到中科院、國家自然科學基金委以及上海市的資助。

處理嗅覺信息並調節雄性攻擊行為的神經環路

VNO:犁鼻器，AOB:副嗅球，v-BNST: 腹側終紋床核, PMv:腹側乳頭體前核

來源：中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心

相關焦點

  • Neuron：中科院許曉鴻組發現編碼同類雄性特徵的神經機制
    該研究利用鈣信號記錄、化學遺傳操縱及腦片電生理等技術，解析了下丘腦腹側乳頭體前核通過整合嗅覺信息，特異性地編碼同物種雄性信息，進而調控小鼠攻擊行為的細胞及神經環路機制。例如，雄性對雌性表現出求偶動作；而對其他雄性則發動攻擊。以往的研究發現，當嗅覺感知的器官--犁鼻器被破壞後，雄性小鼠喪失攻擊行為，並且對雄性和雌性同類都表現出求偶動作。這表明小鼠對於同物種的性別判斷主要依賴於嗅覺信息。雖然已有大量的研究表明下丘腦內特定核團驅動攻擊行為和求偶行為的發生，但是對於這些核團在生理條件下是如何整合來自嗅覺系統的性別信息，並進一步指導行為發生的神經機制並不清楚。
  • 科學家揭示編碼同類雄性特徵的神經機制
    比如公孔雀看到雌孔雀，會張開自己美麗的羽毛，展現自己的「魅力」，而對公孔雀可能就會有攻擊行為。那麼，動物感知性別進而採取相應行為背後的神經機制是怎樣的呢？中國科學家的一項研究成果揭開了謎底。，特異性地編碼同物種雄性信息，進而調控小鼠攻擊行為的細胞及神經環路機制。
  • 腦智卓越中心在編碼同類雄性特徵的神經機制研究中獲進展
    該研究利用鈣信號記錄、化學遺傳操縱及腦片電生理等技術，解析下丘腦腹側乳頭體前核通過整合嗅覺信息，特異性地編碼同物種雄性信息，進而調控小鼠攻擊行為的細胞及神經環路機制。本能社會行為對於種群繁衍至關重要。例如，雄性對雌性表現出求偶動作；而對其他雄性則發動攻擊。以往研究發現，當嗅覺感知的器官——犁鼻器被破壞後，雄性小鼠喪失攻擊行為，且對雄性和雌性同類都表現出求偶動作。這表明小鼠對於同物種的性別判斷主要依賴於嗅覺信息。雖然已有研究表明下丘腦內特定核團驅動攻擊行為和求偶行為的發生，但是對於這些核團在生理條件下是如何整合來自嗅覺系統的性別信息，並進一步指導行為發生的神經機制，尚不清楚。
  • 研究揭示自我和他人位置編碼的神經機制
    研究揭示自我和他人位置編碼的神經機制 作者：小柯機器人 發布時間：2020/12/25 15:17:48 2020年12月23日，《自然》雜誌在線發表了美國加州大學洛杉磯分校Nanthia Suthana、Matthias Stangl
  • 研究揭示果蠅雌性交配的神經迴路機制
    研究揭示果蠅雌性交配的神經迴路機制 作者：小柯機器人 發布時間：2020/11/27 13:26:50 美國霍華德·休斯醫學研究所Barry J. Dickson研究組近日取得一項新成果。
  • 雌雄行為差異的神經機制
    然而，對於內側視前區的研究長期以來停留在描述性或者損傷性實驗上，缺乏精確的功能學層面的研究，因此對於內側視前區是否調控雌雄行為差異以及其行為調控的神經機制我們一直都不清楚。 為了回答這一問題，許曉鴻課題組利用最新的光遺傳學和光纖記錄等研究方法，同時在雌雄小鼠中系統性地探究了內側視前區神經活動和性別二樣性行為輸出之間的關係（圖一）。
  • 視覺學習行為的神經機制研究,有了新進展
    來源：經濟日報6月3日，《自然-通訊》期刊在線發表了一篇有關視覺學習行為神經機制的研究成果，該研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）、上海腦科學與類腦研究中心、神經科學國家重點實驗室姚海珊研究組完成，博士研究生劉德陳為第一作者
  • 頂刊腦訊-第46周 神經編碼的抽象幾何學
    >5、Nature | 初級視皮層方向選擇性的空間連接特徵Science | 丘腦是編碼記憶的關鍵腦區的新證據大腦皮層收集感覺信息進行編碼。來自德國的科學家團隊確定了丘腦是編碼過去經驗的關鍵腦區。感覺皮層是記憶的重要基礎，儘管其與丘腦有很強的聯繫，但丘腦在記憶中的直接作用還不清楚。
  • 面部識別的神經機制
    腦成像研究發現，大腦顳葉（位於太陽穴下方）有一些藍莓大小的區域專門負責面部識別。神經科學家稱這些區域為「面部識別塊」（face patches）。然而，不管是對病人進行大腦掃描，還是植入電極進行臨床研究，都無法準確解釋這些區域的細胞是如何工作的。
  • 雄性好戰?試試抑制這類神經元 | Paper Alert
    近日，來自中科院神經所的許曉鴻團隊發現，位於下丘腦（hypothalamus）腹側乳頭體核（ventral premammillary nucleus，PMv）的一類特異表達多巴胺轉運體的神經元PMvᴰᴬᵀ⁺，在感知與雄性小鼠相關的信息和調控攻擊行為中，起了重要的作用。
  • 腦科學日報:神經網絡如何識別和編碼性別?墮胎藥可延長果蠅壽命
    該研究通過微型螢光顯微技術（Miniaturized Microendoscope），記錄小鼠內側前額葉皮層（mPFC）的上百個神經元在識別雄性和雌性信息時產生的神經信號。作者們發現，即使是在前額葉皮層這樣處理高度複雜信息的神經網絡，神經細胞也可以編碼性別。
  • 蒺藜苜蓿雄性不育調控機制及其進化研究取得重要進展
    但是目前雜交育種較少在豆科作物中應用，而且豆科植物的絨氈層研究也鮮有報導，這些問題亟待解決。 　　為了解析豆科植物的育性調控，西雙版納植物園熱帶植物資源可持續利用重點實驗室陳江華團隊以豆科模式植物蒺藜苜蓿為研究材料，在其菸草逆轉座子Tnt1插入突變體庫中篩選到一個雄性不育突變體empty anther1（ean1）。它表現為營養期植株生長正常，而生殖期雄性不育。
  • 蒺藜苜蓿雄性不育調控機制及其進化研究中獲進展
    但是目前雜交育種較少在豆科作物中應用，而且豆科植物的絨氈層研究也鮮有報導，這些問題亟待解決。為了解析豆科植物的育性調控，中國科學院西雙版納熱帶植物園熱帶植物資源可持續利用重點實驗室研究員陳江華團隊以豆科模式植物蒺藜苜蓿為研究材料，在其菸草逆轉座子Tnt1插入突變體庫中篩選到一個雄性不育突變體empty anther1（ean1）。
  • Current Biology |雌性果蠅拒絕交配的神經生物學機制
    責編 | 兮 在動物界中，雄性個體為了捕獲雌性個體的芳心，通常會展開一系列的求偶行為。而雌性個體則會通過判斷來自於雄性的各種信息輸入，並結合自身的實際情況，來決定是否接受雄性並進行交配。雌蠅接受交配行為(VPO)的神經環路機制已經被首次詳細地闡述了（詳見BioArt報導：Nature | 汪菲/王開宇等揭示昆蟲產卵的神經生物學機制），那麼雌蠅究竟通過怎樣的神經環路機制來控制產卵器伸出這一拒絕交配的行為呢？
  • 研究揭示動物社交欲望的神經機制
    ，並揭示動物社交欲望的神經機制。抑鬱症、孤獨症、焦慮症等精神疾病的患者常伴隨有社會親和行為的缺失或異常。因此，探究社會親和行為的神經機制將有助於進一步了解和治療這類精神疾病。然而，受限於動物的可操作性、可觀察性與神經系統複雜性等因素的限制，目前仍缺乏合適的動物模型以及行為範式用於研究社會性的神經本源。
  • Nature Commun：社交狀態調控觸覺感受的神經機制
    （doi:10.1038/s41467-020-17771-8），報導了關於動物觸覺感受被不同社交狀態調控的神經環路機制的最新研究結果。社交環境會顯著地影響動物對外界刺激的感受，同樣的機械力刺激在不同的社交背景下會觸發不同的感受和行為，但這其中的調控機制尚不清楚。本研究發現，觸碰果蠅翅膀會引起踢腿等防禦行為，這個行為是由翅膀邊緣的機械感受器介導的。
  • AEM:首次發現感染沃爾巴克氏屬細菌的雄性果蠅攻擊性減弱
    2015年7月6日訊/生物谷BIOON/-據發表在7月《Applied and Environmental Microbiology》雜誌上的文章稱，感染了沃爾巴克氏體屬細菌雄性果蠅比沒有感染該細菌的果蠅的攻擊性弱。這項研究首次證明了細菌影響果蠅的攻擊性，Jeremy C. Brownlie博士說。
  • Neurosci:獎勵增強任務規則的神經編碼以優化認知靈活性
    結果發現在目標呈現後不久，任務相關和任務無關的目標特徵編碼以及運動反應編碼均有所提高（圖5）。圖 5任務編碼與獎勵預期這裡旨在測試哪些變量受到獎勵操縱的影響。結果發現在目標出現之前，高獎勵試次的平均任務編碼更強（圖6）。說明獎勵預期會增加對任務的主動編碼。
  • 發現時間折扣神經機制新證據
    假設你現在有一筆5000元的獎金，你可以做兩個不同選擇：選擇一是現在就拿到5000元獎金（可以去好好消費犒勞自己一年的辛苦）；選擇二是把這些獎金存起來或投資，一年後可以得到5500元。請問你會選擇哪一種？ 我們先把這個問題放一下，考慮另外一種情景。
  • 王振山團隊在雄性小鼠行為和嗅覺神經發育方面取得新進展
    MOE與外界環境直接接觸，表觀遺傳因子對於多變環境下的MOE內嗅覺神經細胞增殖和分化具有重要的調控作用，但其機制仍不清楚。該研究揭示了miR200/TET3/REST 信號傳導軸在嗅覺介導的雄性小鼠行為和嗅上皮嗅覺神經元發育過程中的調控作用。