9月29日,，中科院上海生命科學研究院神經(jīng)科學研究所胡海嵐研究組在《科學》雜志在線發(fā)表了題為《內(nèi)側前額葉突觸強度雙向調(diào)制社會等級》的研究文章,。文章報道了通過基因水平的操作調(diào)節(jié)小鼠特定腦區(qū)的活性，從而實現(xiàn)對小鼠行為的調(diào)控,，揭開社會等級的神經(jīng)環(huán)路機制。
社會等級是動物世界中最顯著的社會行為之一，也是動物社會的基本組織方式,。對群體而言,，穩(wěn)定的等級結構可以減少族群內(nèi)不必要的激烈沖突和能量浪費。對個體而言,，在社會等級中的地位深刻地影響其健康和生活質(zhì)量,。社會等級地位甚至被認為是健康狀況的最佳風向標。然而到目前為止,，人們對決定社會等級地位的神經(jīng)環(huán)路機制卻知之甚少,。
在這項研究中，胡海嵐研究組通過改變大腦內(nèi)側前額葉(medial prefrontal cortex)的突觸傳遞,，首次探究了這一環(huán)路在社會等級中的重要作用,。通過巧妙地利用鉆管測驗和其它幾種行為測試，研究者首先排列出了群養(yǎng)小鼠的社會等級,。有趣的是,，在鉆管測驗中迫使對方先退出的小鼠和低等級對手相比往往能得到更多的食物、標記更大的領地,，并且對雌性小鼠唱出更多的求偶歌曲,。偶爾，高等級小鼠甚至會扮演“剃須師”的角色,，將同籠同伴的胡須拔去,。通過電生理記錄高等級和低等級鼠的腦片，博士生汪菲發(fā)現(xiàn)社會等級地位和小鼠的內(nèi)側前額葉神經(jīng)元突觸強度密切相關,，即小鼠的社會等級越高,，它的內(nèi)側前額葉神經(jīng)元的突觸（神經(jīng)元之間相互通訊連接的節(jié)點）強度就越強。內(nèi)側前額葉這一腦區(qū),，簡稱為mPFC,，被普遍認為與社會認知相關。進一步,，研究人員試圖通過基因操作改變大腦內(nèi)側前額葉內(nèi)神經(jīng)元之間聯(lián)系的強度（即突觸強度）來調(diào)控動物的等級,。令人驚奇的是，當在低等級的小鼠中增強內(nèi)側前額葉的突觸強度時,，小鼠的社會等級有了提升,；反之，在高等級小鼠中減弱它們內(nèi)側前額葉的突觸強度則會導致它們社會地位的下降,。
這項工作首次為研究社會等級建立起了簡單而可靠的行為學范式,，將引領對社會等級的神經(jīng)環(huán)路機理的進一步研究。此外,，由于社會等級對許多生理,、心理機能（如焦慮,，成癮，抑郁,，生育等) 都有重要影響,，這項研究也將幫助人們更好地了解這些相關行為或情緒的調(diào)節(jié)機制。
該課題由博士生汪菲,，朱鴻和研究助理朱軍,，張琪，林展民在胡海嵐研究員指導下完成,。課題受到科技部“973”項目,、中國科學院“百人計劃”、神經(jīng)科學國家重點實驗室以及上海浦江計劃,、上海擇優(yōu)人才計劃等資助，在中科院神經(jīng)科學研究所獨立完成,。
通過操縱大腦中的分子,，研究人員能夠改變神經(jīng)元相互通訊的方式，甚至是動物的行為,。此圖片中,，在低等級小鼠的內(nèi)側前額葉中利用病毒攜帶表達了一種叫做GluR4的蛋白，結果會使得小鼠獲得更高的社會等級（上）,。相反地,，表達與之功能相反的蛋白肽段GluR4ct，則會使小鼠社會等級下降（下）,。（生物谷 Bioon.com）
doi:10.1126/science.1209951
PMC:
PMID:
Bidirectional Control of Social Hierarchy by Synaptic Efficacy in Medial Prefrontal Cortex
Fei Wang, Jun Zhu, Hong Zhu, Qi Zhang, Zhanmin Lin, Hailan Hu
Dominance hierarchy profoundly impacts animals’ survival, health, and reproductive success, but its neural circuit mechanism is virtually unknown. We found that dominance ranking in mice is transitive, relatively stable, and highly correlates among multiple behavior measures. Recording from layer V pyramidal neurons of the medial prefrontal cortex (mPFC) showed higher strength of excitatory synaptic inputs in mice with higher ranking, as compared with their subordinate cage mates. Furthermore, molecular manipulations that resulted in an increase and decrease in the synaptic efficacy in dorsal mPFC neurons caused an upward and downward movement in the social rank, respectively. These results provide direct evidence for mPFC’s involvement in social hierarchy and suggest that social rank is plastic and can be tuned by altering synaptic strength in mPFC pyramidal cells.
