Neuron：胜利or失败！科学家揭示调控社会竞争和社会等级的差异性神经环路分子特征

神经周K

2023-12-13 22:46发布于湖北科普领域创作者

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划重点

01社会等级决定动物的生存空间和资源分配，内侧前额叶皮层（mPFC）是调控社会竞争和等级制度的重要脑区。

02mPFC-NAc环路调控胜利者效应，mPFC-VTA环路调控失败者效应，转录因子Pou3f1在mPFC-VTA环路中发挥作用。

03mPFC-NAc环路和mPFC-VTA环路具有不同的分子特征，mPFC-NAc投射神经元富集表达Nptx2和Ly6a，mPFC-VTA投射神经元富集表达Nrip3和Pou3f1。

04mPFC-VTA投射神经元Pou3f1调控社会等级，敲低Pou3f1表达可提高劣势地位小鼠的社会等级，增加优势地位小鼠的撤退行为。mPFC投射环路具有不同的转录组学特征，Pou3f1是调控社交竞争行为和社会等级的关键转录因子。

以上内容由腾讯混元大模型生成，仅供参考

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动物王国中社会等级决定动物的生存空间，等级越高，拥有的资源越多，交配权越高，等级越低，生存空间越小。内侧前额叶皮层（mPFC）是调控社会竞争和等级制度的重要脑区。在钻管实验中，在胜利者小鼠中mPFC-伏隔核（NAc）环路激活，失败者小鼠中mPFC-腹侧被盖区（VTA）环路激活。

转录因子Pou3f1首先在胚胎神经管和成人大脑中被发现，调节胚胎干细胞中神经系统的发育、雪旺细胞和少突胶质细胞的髓鞘形成。Pou3f1也是一个mPFC-VTA投射标记基因，主要存在于皮层第5层。

2023年12月11日韩国脑科学研究院Ja Wook Koo团队在Neuron杂志上发表文章揭示了mPFC-VTA环路神经元转录因子Pou3f1具有调控社会竞争和社会等级的作用。
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mPFC-NAc环路调控胜利者效应，

mPFC-VTA环路调控失败者效应

研究人员利用c-fos-cre小鼠发现钻管实验中胜利小鼠和失败小鼠mPFC脑区神经元均激活，进一步通过注射AAV1-phSyn1-FLEX-tdTomato病毒，发现中胜利小鼠和失败小鼠mPFC脑区神经元激活的神经元均可无差异性投射到外侧下丘脑（LH）、背内侧丘脑、基底外侧杏仁核（BLA）和中脑导水管周围灰质（PAG），但是胜利小鼠投射到NAc比投射到VTA多，失败小鼠则相反。

为进一步验证上述环路参与钻管实验中的胜利和失败过程，光纤钙成像记录到在钻管实验中小鼠推搡和靠近另外一只小鼠的过程mPFC-NAc环路神经元活性增加，而撤退小鼠mPFC-VTA环路神经元活性增强。特异性诱导mPFC-NAc环路神经元凋亡后在钻管实验中表现出更多的撤退行为，更少的抵抗行为，更容易失败。相反，在诱导mPFC-VTA环路神经元凋亡后撤退行为减少，抵抗行为增多，更加容易胜利。此外，光激活mPFC-NAc环路增强小鼠胜利者效应，激活mPFC-VTA环路增强失败者效应。
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图1：mPFC-NAc环路调控胜利者效应，mPFC-VTA环路调控失败者效应

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mPFC-NAc环路和mPFC-VTA环路具有不同的分子特征

将优势地位和劣势地位的小鼠mPFC组织进行单细胞测序揭示了12种细胞簇，其中mPFC-NAc投射神经元marker基因在细胞簇C1和C8中富集表达，mPFC-VTA投射神经元marker基因在细胞簇C0和C3中富集表达。进一步原位杂交实验发现C1细胞簇富集基因Nptx2和C8细胞簇富集基因Ly6a高度表达在mPFC-NAc投射神经元，C0细胞簇富集基因Nrip3和C3细胞簇富集基因Pou3f1高度表达在mPFC-VTA投射神经元。
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图2：mPFC-NAc环路和mPFC-VTA环路具有不同的分子特征

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mPFC-VTA投射神经元Pou3f1调控社会等级

与优势地位小鼠相比，劣势地位小鼠mPFC-VTA投射神经元C3细胞簇富集基因Pou3f1表达更多。通过病毒敲低mPFC-VTA投射神经元Pou3f1表达后可促进劣势地位小鼠的推搡行为，减少撤退行为，获得胜利，提高其社会等级。与此同时，促进优势地位小鼠mPFC-VTA投射神经元Pou3f1表达后增加其撤退行为，降低社会等级。光激活优势地位小鼠mPFC-VTA环路后在促进撤退行为，降低社会等级的同时增加C3细胞簇富集基因Pou3f1表达，这些结果表明mPFC-VTA投射神经元Pou3f1调控社会等级。
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图3：mPFC-VTA投射神经元Pou3f1调控社会等级

总结

本文通过单细胞测序揭示了调控社交竞争行为的mPFC投射环路具有不同的转录组学特征，其中表达在mPFC-VTA投射神经元的转录因子Pou3f1调控社会等级。



【参考文献】

Choi et al., Distinct prefrontal projection activity and transcriptional state conversely orchestrate social competition and hierarchy, Neuron (2023),

 https://doi.org/10.1016/j.neuron.2023.11.012

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