撰文 |Sure

動(dòng)物在遇到同種個(gè)體時(shí)，必須做出一系列社會(huì)行為決策。這種社會(huì)決策過去被認(rèn)為主要依賴外界感知信息，例如對(duì)方的性別、年齡、社會(huì)地位等。然而，動(dòng)物自身的內(nèi)部生理狀態(tài)（如饑餓、壓力水平、性激素狀態(tài)）也會(huì)對(duì)社會(huì)行為產(chǎn)生深刻影響【1-3】。以雌性小鼠為例，當(dāng)它們遇到幼崽時(shí)，可能展現(xiàn)出完全相反的行為：要么溫和地進(jìn)行親代照顧，要么出現(xiàn)攻擊性行為。這種現(xiàn)象提示，內(nèi)部狀態(tài)與社會(huì)線索的整合決定行為輸出。此前的研究已經(jīng)比較清楚地了解某些單一狀態(tài)對(duì)行為的影響，比如饑餓狀態(tài)激活A(yù)gRP 神經(jīng)元 （位于弓狀核 Arc），促進(jìn)進(jìn)食行為【4,5】；性激素水平則調(diào)節(jié)繁殖與親代行為。但現(xiàn)實(shí)中，動(dòng)物同時(shí)處于多個(gè)狀態(tài)，比如饑餓+特定 發(fā) 情周期【6】。這種狀態(tài)組合的整合機(jī)制尚不清楚。

近日， 來自 英國 弗朗西斯-克里克研究所 的 Johannes Kohl 課題組 在 Nature 上 發(fā)表了論文 Integration of hunger and hormonal state gates infant-directed aggression 。 本研究 揭示 雌性小鼠在遇到幼崽時(shí)的社會(huì)行為決策取決于饑餓狀態(tài)與 發(fā) 情周期信號(hào)在HCN 通道 上的整合，兩者通過MPOA神經(jīng)元調(diào)控行為的切換 。

本研究以雌性處女小鼠遇到幼崽時(shí)的行為轉(zhuǎn)變?yōu)槟Ｐ?，探討?zhàn)囸I和 發(fā) 情周期這兩種狀態(tài)如何在大腦內(nèi)整合，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)從親代照顧向攻擊行為的轉(zhuǎn)變。研究者首先建立了一個(gè)基礎(chǔ)行為模型，觀察饑餓如何影響雌性小鼠在遇到幼崽時(shí)的行為表現(xiàn)。重點(diǎn)考察禁食不同時(shí)間后小鼠是否更容易由照顧轉(zhuǎn)向攻擊。 研究發(fā)現(xiàn)， 禁食3小時(shí)后，攻擊幼崽的小鼠比例明顯升高，攻擊潛伏期縮短；重新進(jìn)食可逆轉(zhuǎn)這一效應(yīng)。特異性激活 Arc AgRP 神經(jīng)元（即便不禁食）也能誘導(dǎo)幼崽攻擊；抑制這些神經(jīng)元?jiǎng)t可減少饑餓誘導(dǎo)的攻擊。 進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)， Arc AgRP →MPOA （ medial preoptic area ） 投射是觸發(fā)攻擊行為的關(guān)鍵通路；其他通路（如 PVH、LPOA）不具備同樣效果。 這些結(jié)果告訴我們，饑餓狀態(tài)可以通過 ArcAgRP→MPOA 通路驅(qū)動(dòng)親代照顧行為向攻擊行為的轉(zhuǎn)變。

在作者建立的饑餓行為模型中，他們發(fā)現(xiàn)并 非所有饑餓小鼠都會(huì)變得具有攻擊性，攻擊率約為60%，提示存在另一個(gè)調(diào)節(jié)因素。 發(fā) 情周期與雌性小鼠的社會(huì)和生殖行為密切相關(guān)，可能決定大腦是否對(duì)饑餓信號(hào)敏感或具備切換條件。因此研究者進(jìn)一步探討了 發(fā) 情周期這一第二個(gè)內(nèi)部狀態(tài)是否決定攻擊行為的發(fā)生概率。 研究發(fā)現(xiàn)，雌性小鼠 攻擊率隨 發(fā) 情周期波動(dòng)，黃體期最高（70%）， 發(fā) 情期最低（32%） ； 攻擊率與孕酮/雌二醇比例正相關(guān)，而不是激素絕對(duì)值 。分子層面，作者發(fā)現(xiàn) 在MPOA中敲除ESR1（雌激素受體）可提高攻擊率，敲除PGR（孕激素受體）則降低攻擊率 。他們還發(fā)現(xiàn)發(fā) 情周期調(diào)節(jié)的是攻擊行為切換的概率，而非饑餓或進(jìn)食本身。 這些結(jié)果提示，發(fā)情周期通過激素受體調(diào)節(jié)MPOA的狀態(tài)，設(shè)定饑餓信號(hào)能否誘發(fā)攻擊的閾值。

饑餓和 發(fā) 情周期分別通過Arc AgRP 神經(jīng)元與激素信號(hào)影響MPOA，但它們必須在某個(gè)節(jié)點(diǎn)匯合，才能實(shí)現(xiàn)二元信號(hào)整合 向 單一行為輸出。 因此，文章的最后作者 關(guān)注兩種狀態(tài)信號(hào)如何在神經(jīng)元水平整合。 研究人員發(fā)現(xiàn)， 饑餓狀態(tài)降低MPOA神經(jīng)元興奮性，增加靜默比例 ， 這種變化與HCN （ Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide–gated , 超極化激活環(huán)核苷酸門控通道 ） 電流減弱相關(guān) 。 Arc AgRP 神經(jīng)元釋放 Neuropeptide Y（NPY）抑制 HCN 通道，降低興奮性 。發(fā) 情周期 則 調(diào)節(jié) HCN 通道的數(shù)量：黃體期HCN 通道 少， 容易被抑制； 發(fā) 情期HCN 通道多 ， 不易被抑制。 當(dāng) 饑餓+高孕酮/雌二醇 值 同時(shí)存在時(shí)，HCN 通道被有效抑制，MPOA 神經(jīng)元沉默，小鼠才進(jìn)入攻擊狀態(tài) 。至此，作者為我們展示了 HCN通道 作為 饑餓與激素信號(hào)的整合節(jié)點(diǎn)，決定 MPOA 神經(jīng)元興奮性，進(jìn)而控制行為狀態(tài)的 調(diào)控機(jī)制 。

總的來說，本研究揭示了動(dòng)物在社會(huì)決策過程中，多種內(nèi)部狀態(tài)如何在大腦中被整合。饑餓通過Arc AgRP →MPOA通路驅(qū)動(dòng)行為傾向， 發(fā) 情周期通過激素受體設(shè)定行為閾值，兩者在MPOA神經(jīng)元的HCN通道上實(shí)現(xiàn)功能整合。只有當(dāng)饑餓與激素狀態(tài)匹配時(shí)，MPOA神經(jīng)元沉默，小鼠才由親代 照顧 行為轉(zhuǎn)變?yōu)楣粲揍绦袨?。這一工作為理解復(fù)雜行為背后的狀態(tài)整合神經(jīng)機(jī)制提供了重要范例。

原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09651-2

制版人： 十一

參考文獻(xiàn)

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3. Ammari, R. et al. Hormone-mediated neural remodeling orchestrates parenting onset during pregnancy.Science382, 76–81 (2023).

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5. Aponte, Y., Atasoy, D. & Sternson, S. M. AGRP neurons are sufficient to orchestrate feeding behavior rapidly and without training.Nat. Neurosci.14, 351–355 (2011).

6. Flavell, S. W., Gogolla, N., Lovett-Barron, M. & Zelikowsky, M. The emergence and influence of internal states.Neuron110, 2545–2570 (2022).

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