雌雄行為差異的神經科學機制研究

文獻分享

【雌雄行為差異的神經科學機制研究】

在有性繁衍的物種中， 雌雄個體在求偶行為和後代照看行為中表現出不同。 這些雌雄行為差異在人類和非人靈長類中可能由社會因素決定， 而在其他物種中則更多反映了神經系統的性別分化和雌雄神經系統的功能不同。 內側視前區（the medial preoptic area, mPOA）位於大腦的底部， 下丘腦的前端， 在包括人在內的很多物種中都存在顯著的雌雄差異， 在細胞數目、基因表達以及神經聯結等多方面雌雄不同， 因此內側視前區一直以來被認為是調控雌雄行為差異的重要腦區。

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， 中科院神經科學研究所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）。 首先， 他們發現內側視前區神經元， 尤其是Esr1+神經元的神經活動和雄性求偶行為和母性行為發生次數高度相關。 令人興奮的是， 啟動內側視前區神經元或者是特異性地啟動Esr1+神經元在雌雄個體中都可以同時誘導出雄性求偶行為和母性行為， 表明內側視前區在任一性別個體中都具有支配任一性別特異性行為的潛能。 與此同時， 如果在行為過程中即時阻斷內側視前區Esr1+神經元的神經活動， 則可以阻止雄性求偶行為和母性行為的發生。 相應的， 殺死Esr1+神經元則完全消除雄性求偶行為和母性行為的性別差異。

綜上， 論文提出性別分化後大腦仍然具有雙性潛能的假說， 並提出內側視前區Esr1+神經元的性別特異性啟動是造成雌雄行為差異的關鍵因素。 此項研究不但增強了我們對於內側視前區功能的瞭解，

也為未來性別二樣性行為神經機制的研究提供了理論基礎和框架。

該項工作由博士研究生魏益超和王少冉等在許曉鴻研究員的指導下合作共同完成。 本研究由青年千人計畫， 基金委面上專案（31471065）， 科技部青年973計畫（2015CB559201）和中科院交叉創新專案資助完成。

內側視前區Esr1+神經元介導雌雄行為差異：當給予雌性小鼠作為刺激動物， 雄性實驗動物在行為測試時較雌性實驗動物更多的表現出模式化的求偶動作， 而當給予幼崽作為刺激， 雌性動物在行為測試時則較雄性動物更多的表現出母性行為。 a.在Esr1-Cre動物中定位注射Cre誘導表達的編碼鈣離子指示蛋白（Gcamp6s）的腺相關病毒（AAV）， 通過光纖記錄的方法， 我們發現內側視前區Esr1+神經活動與雄性求偶行為和母性行為的發生高度相關。

b.在Esr1-Cre動物中定位注射Cre誘導表達的編碼光敏感蛋白（ChR2）的AAV， 通過光遺傳學手段特異性地啟動內側視前區Esr1+神經元， 我們發現在雌雄個體中都可以誘導出類似的雄性求偶行為和母性行為。 c.在Esr1-Cre動物中定位注射Cre誘導表達的編碼光敏感蛋白（GtACR1）的AAV， 在行為發生時通過光遺傳學的手段即時抑制Esr1+神經元的神經活動， 與對照動物比較， 顯著性地阻斷雄性求偶行為和母性行為的發生。