社會(huì )競爭決定了社會(huì )地位等級，它深刻地影響著(zhù)動(dòng)物的行為和健康。背內側前額葉皮層（dormedial prefrontal cortex，dmPFC）在調節社會(huì )競爭中發(fā)揮著(zhù)基本作用，但目前尚不清楚dmPFC如何通過(guò)其下游神經(jīng)環(huán)路來(lái)協(xié)調與勝利和失敗相關(guān)行為。
2024年12月11日，浙江大學(xué)胡海嵐團隊在 Cell 子刊 Neuron 上發(fā)表了題為：Deconstructing the neural circuit underlying social hierarchy in mice 的研究論文。
該研究解析了小鼠社會(huì )地位等級的神經(jīng)環(huán)路，dmPFC-DRN環(huán)路和dmPFC-PAG環(huán)路促進(jìn)社會(huì )競爭的勝利，而dmPFC-aBLA環(huán)路促進(jìn)了社會(huì )競爭中的失敗，dmPFC中的兩種神經(jīng)元相反地調節社會(huì )競爭，失敗環(huán)路抑制勝利環(huán)路。這種相互對抗的作用可能代表了mPFC通過(guò)自上而下的控制來(lái)協(xié)調復雜行為的核心原則。
與支配行為相關(guān)的人格特質(zhì)，例如堅持不懈或動(dòng)機驅力，需要更高的大腦皮層功能。前額葉皮層（PFC）已被證明在人類(lèi)、靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物和嚙齒類(lèi)動(dòng)物中編碼著(zhù)支配地位和競爭成功。對背內側前額葉皮層（dmPFC）神經(jīng)元的突觸強度或神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)行雙向調節，可調節鉆管測試、獎勵競爭和覓食競爭中的競爭結果和支配地位。這些研究共同指向了dmPFC是在進(jìn)化過(guò)程中保守的支配等級的調節樞紐。雖然我們已經(jīng)研究了社交競爭中dmPFC的上游丘腦輸入，但我們仍然缺乏對dmPFC如何協(xié)調下游輸出以指揮復雜支配行為的全腦視角。
作為一個(gè)聯(lián)合執行中心，mPFC接收和整合來(lái)自多個(gè)感覺(jué)模態(tài)的輸入，并廣泛投射到整個(gè)大腦的不同區域，包括皮層、皮層下和腦干。
通過(guò)這些預測，mPFC對多種行為施加自上而下的控制，包括情緒調節、決策、獎勵尋求、努力行為、動(dòng)機和認知靈活性。特別是，一系列優(yōu)雅的研究確立了mPFC投射在調節各種社會(huì )行為中的作用，例如社交趨近回避（mPFC-BLA）、社交學(xué)習（mPFC/ACC-BLA、mPFC-l/vlPAG）、獎勵競爭（mPFC-LH）、社交偏愛(ài)（mPFC-NAc）、社交挫敗（mPFC- PAG）和社會(huì )競爭（mPF-NAc和mPFC-VTA）。
通常，mPFC的投射神經(jīng)元呈層流組織，廣泛分布于第2-6層。其中，BLA投射的神經(jīng)元多位于2/3層，NAc投射的神經(jīng)元多位于2/3層和5a層，彼此重疊較少。其他皮層下區域，包括PAG、DRN、LH和VTA，主要接收來(lái)自第5層的輸入。
雖然參與社會(huì )支配調節的mPFC下游環(huán)路剛剛開(kāi)始被識別，但這些不同的回路如何參與社會(huì )競爭，以及mPFC如何通過(guò)其輸出通路將與支配相關(guān)的感覺(jué)運動(dòng)信息傳播到行為決策中，仍有待探索。
在這項最新研究中，為了闡明dmPFC控制社會(huì )競爭的下游通路，研究團隊系統篩選了社會(huì )競爭后dmPFC下游腦區的c-Fos免疫反應模式。通過(guò)全腦c-Fos映射、纖維光度測量和基于光遺傳學(xué)或化學(xué)遺傳學(xué)的操縱，研究團隊在小鼠的背內側前額葉皮層（dmPFC）下游識別出了功能上分離的與勝利和失敗相關(guān)的神經(jīng)環(huán)路。
具體來(lái)說(shuō)，dmPFC的第5層神經(jīng)元向中縫背核（DRN）和水管周灰質(zhì)（PAG）投射，促進(jìn)社會(huì )競爭；而dmPFC的第2/3層神經(jīng)元向前基底外側杏仁核（aBLA）投射，則抑制社會(huì )競爭。逆行示蹤和通路特異性光纖光度測定實(shí)驗表明，小鼠在鉆管測試競爭中進(jìn)行用力推擠時(shí)，勝利和失敗相關(guān)的投射神經(jīng)元在功能上分離，并表現出相反的動(dòng)態(tài)活動(dòng)變化。在體和體外電生理記錄顯示，失敗環(huán)路對勝利環(huán)路有抑制作用。
該研究的核心發(fā)現：
dmPFC-DRN環(huán)路和dmPFC-PAG環(huán)路促進(jìn)社會(huì )競爭的勝利；
dmPFC-aBLA環(huán)路促進(jìn)了社會(huì )競爭中的失敗；
dmPFC第2/3層和第5層神經(jīng)元相反地調節社會(huì )競爭；
失敗環(huán)路抑制勝利環(huán)路。
這種相互對抗的作用可能代表了mPFC通過(guò)自上而下的控制來(lái)協(xié)調復雜行為的核心原則。
論文鏈接：https://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(24)00807-9
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