Nat:催产素神经元推动母鼠之间“育儿经”社会传播 听视扶幼

顾汉现

催产素神经元推动母鼠之间“育儿经”的社会传播｜Nature

BioArt

2021/09/06

论文
论文标题：Oxytocin neurons enable social transmission of maternal behaviour
作者：Carcea, Ioana, Caraballo, Naomi López, Marlin, Bianca J., Ooyama, Rumi, Riceberg, Justin S., Mendoza Navarro, Joyce M., Opendak, Maya, Diaz, Veronica E., Schuster, Luisa, Alvarado Torres, Maria I., Lethin, Harper, Ramos, Daniel, Minder, Jessica, Mendoza, Sebastian L., Bair-Marshall, Chloe J., Samadjopoulos, Grace H., Hidema, Shizu, Falkner, Annegret, Lin, Dayu, Mar, Adam, Wadghiri, Youssef Z., Nishimori, Katsuhiko, Kikusui, Takefumi, Mogi, Kazutaka, Sullivan, Regina M., Froemke, Robert C.

期刊：Nature
发表时间：2021/08/11
数字识别码：10.1038/s41586-021-03814-7
摘要：Maternal care, including by non-biological parents, is important for offspring survival1,2,3,4,5,6,7,8. Oxytocin1,2,9,10,11,12,13,14,15, which is released by the hypothalamic paraventricular nucleus (PVN), is a critical maternal hormone. In mice, oxytocin enables neuroplasticity in the auditory cortex for maternal recognition of pup distress15. However, it is unclear how initial parental experience promotes hypothalamic signalling and cortical plasticity for reliable maternal care. Here we continuously monitored the behaviour of female virgin mice co-housed with an experienced mother and litter. This documentary approach was synchronized with neural recordings from the virgin PVN, including oxytocin neurons. These cells were activated as virgins were enlisted in maternal care by experienced mothers, who shepherded virgins into the nest and demonstrated pup retrieval. Virgins visually observed maternal retrieval, which activated PVN oxytocin neurons and promoted alloparenting. Thus rodents can acquire maternal behaviour by social transmission, providing a mechanism for adapting the brains of adult caregivers to infant needs via endogenous oxytocin.

所属学科：
神经科学
生物

（领研网导读 阿金）目前尚不清楚最初的亲代经历促进下丘脑信号传导和皮质可塑性，实现母性护理行为。本研究连续监测了与有经验的母鼠及其幼崽同处一室的处女雌鼠行为表现，同时还记录下雌鼠包括催产素神经元在内的下丘脑室旁核的神经活动。发现雌鼠观察母鼠展现母性护理行为时，这些神经细胞被激活，促进异亲抚育行为。该结果表明啮齿动物可以通过社交传播习得母性行为。



撰文 | Qi


亲生或是非亲生母亲对孩子的抚养对于后代的生存非常重要，因此这种母性行为被认为至少部分是先天的或在交配后诱发的。此外，这种母性行为也可以从经验中获得，比如灵长类动物可以通过观察别的母亲如何照顾孩子，即使自身未婚育也能学会照顾孩子。但仍不清楚其他物种是否存在这种经验学习来照顾“别人家的孩子”，以及这种行为学习的具体神经机制可能是什么。



下丘脑室旁核 (paraventricular nucleus, PVN) 释放的催产素是一种进化久远的激素，被认为是母性行为的重要分子信号【1】，比如分娩和哺乳，以及使听觉皮层中的神经可塑性称为可能，以帮助母体感知幼崽的“求救信号”（详见BioArt报道：Nature | 母亲感知孩子“求救信号”并作出“施救行为”的机制研究）。此外，使未育雌鼠与母鼠及其幼崽共同饲养，大多数未育雌鼠都表现出将幼崽带回巢穴等母性行为，且催产素也会促进未育雌鼠听觉皮层可塑性以识别幼崽叫声【2】。然而，对于何时激活未育雌鼠的PVN神经元以促进其异母养育行为仍知之甚少。



2021年8月11日，来自美国纽约大学医学院的Robert C. Froemke团队等多个团队在Nature杂志上合作发表了一篇题为 Oxytocin neurons enable social transmission of maternal behaviour 的文章，在这项研究中，作者构建一个集成系统，通过不断监测与母亲及其幼崽共同饲养的未育雌鼠的行为，并同步记录PVN神经活动，证明未育雌鼠通过观察母性行为激活PVN催产素神经元并促进异母养育行为的发生。






为了确认导致未育雌鼠母性行为事件和神经活动模式，作者建立了一个集成系统，用于在未育雌鼠、母鼠及其幼崽的共同饲养环境中进行为期数天的行为和神经活动联合监测。研究结果显示，母鼠的存在可以加速未育雌鼠母性行为的发生，比如共同饲养的未育雌鼠能从第二天开始将离巢的幼崽取回，早于未与母鼠共饲的未育雌鼠。



那么母鼠是如何影响未育雌鼠的母性行为的呢？作者在分析视频的过程中发现母鼠与未育雌鼠之间的一些特殊互动，似乎与我们平时养猫时它们的护崽行为不同，母鼠会鼓励未育雌鼠进入巢中帮助自己“带娃”（图1），这种行为发生了数百次不止，且这种行为频率与未育雌鼠第一次带幼崽回巢（以下简称为带娃）相关。如果使用药物沉默PVN催产素神经元（PVN oxytocin neurons, OT-PVN）会发现未育雌鼠的带娃行为被延迟发生，而在未育雌鼠已经学会带娃后再沉默神经元，则对带娃行为几乎没有影响。




图1. 母鼠似乎在指导未育雌鼠如何带娃



值得注意的是，母鼠自己带娃的行为引起了未育雌鼠PVN神经元的反应，尽管此时未育雌鼠并没有自发带娃，这是否意味着只需要“观察”而不需要“身教”就能学会这种母性行为呢？为此，作者在未育雌鼠和母鼠及其幼崽间插入一个透明屏障，与预期一致，这种母性行为的传递需要视觉输入，但如果敲除未育雌鼠的催产素受体则会影响学习效果。随后，作者进行了基于单突触狂犬病的逆行追踪以识别催产素神经元的视觉输入，并发现来自同侧上丘（superior colliculus）内侧浅层的投影（sSC→PVN）参与视觉处理。sSC→PVN的光遗传刺激可以取代暴露于不透明屏障后面的未育雌鼠的视觉体验。



基于先前发现的左听觉皮层受催产素调节以放大对幼犬遇险呼叫的反应从而促进母鼠施救行为的研究【2】，作者通过单个单元记录和纤维光度测定对未育雌鼠左听觉皮层和PVN进行记录，以进一步测试的PVN激活如何与皮质可塑性和最终的带娃行为相关。正如预期的那样，共饲的未育雌鼠对幼崽呼叫单个单位响应和光度信号增加。那么带娃行为的开始是否需要从PVN到左听觉皮层的信号呢？首先，作者发现观察后并带娃的PVN→听觉皮层投射被激活，而观察后未带娃的这一投射未被显著激活。此外，如果将选择性催产素受体拮抗剂注入做听觉皮层也会阻止未育雌鼠的带娃行为，说明PVN→听觉皮层投射也涉及催产素信号传导。



总的来说，这项研究发现在共同饲养环境中，母鼠会鼓励未育雌鼠在巢中与幼崽相处，确保幼崽受到至少一名共同看护者的保护。未育雌鼠对母鼠带娃行为的学习依赖于从上丘视觉层到PVN催产素神经元的直接投射。这种母性行为的社会传播对于确保后代的生存来说非常重要。




参考文献

1. Insel, T. R. & Young, L. J. The neurobiology of attachment. Nat. Rev. Neurosci. 2, 129–136 (2001).

2. Marlin, B. J. et al. Oxytocin enables maternal behavior by balancing cortical inhibition. Nature 520, 499–504 (2015).

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03814-7

https://www.linkresearcher.com/t ... 2-ae21-7bb38f102dcf



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