9月29日,，中科院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所胡海嵐研究組在《科學(xué)》雜志在線發(fā)表了題為《內(nèi)側(cè)前額葉突觸強(qiáng)度雙向調(diào)制社會(huì)等級(jí)》的研究文章,。文章報(bào)道了通過(guò)基因水平的操作調(diào)節(jié)小鼠特定腦區(qū)的活性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小鼠行為的調(diào)控,，揭開社會(huì)等級(jí)的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制。
社會(huì)等級(jí)是動(dòng)物世界中最顯著的社會(huì)行為之一,，也是動(dòng)物社會(huì)的基本組織方式,。對(duì)群體而言，穩(wěn)定的等級(jí)結(jié)構(gòu)可以減少族群內(nèi)不必要的激烈沖突和能量浪費(fèi),。對(duì)個(gè)體而言,，在社會(huì)等級(jí)中的地位深刻地影響其健康和生活質(zhì)量。社會(huì)等級(jí)地位甚至被認(rèn)為是健康狀況的最佳風(fēng)向標(biāo),。然而到目前為止,，人們對(duì)決定社會(huì)等級(jí)地位的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制卻知之甚少。
在這項(xiàng)研究中,，胡海嵐研究組通過(guò)改變大腦內(nèi)側(cè)前額葉(medial prefrontal cortex)的突觸傳遞,，首次探究了這一環(huán)路在社會(huì)等級(jí)中的重要作用,。通過(guò)巧妙地利用鉆管測(cè)驗(yàn)和其它幾種行為測(cè)試,，研究者首先排列出了群養(yǎng)小鼠的社會(huì)等級(jí),。有趣的是,，在鉆管測(cè)驗(yàn)中迫使對(duì)方先退出的小鼠和低等級(jí)對(duì)手相比往往能得到更多的食物,、標(biāo)記更大的領(lǐng)地,，并且對(duì)雌性小鼠唱出更多的求偶歌曲,。偶爾,，高等級(jí)小鼠甚至?xí)缪?ldquo;剃須師”的角色,，將同籠同伴的胡須拔去,。通過(guò)電生理記錄高等級(jí)和低等級(jí)鼠的腦片，博士生汪菲發(fā)現(xiàn)社會(huì)等級(jí)地位和小鼠的內(nèi)側(cè)前額葉神經(jīng)元突觸強(qiáng)度密切相關(guān)，即小鼠的社會(huì)等級(jí)越高,，它的內(nèi)側(cè)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(diǎn)）強(qiáng)度就越強(qiáng),。內(nèi)側(cè)前額葉這一腦區(qū),，簡(jiǎn)稱為mPFC，被普遍認(rèn)為與社會(huì)認(rèn)知相關(guān),。進(jìn)一步,，研究人員試圖通過(guò)基因操作改變大腦內(nèi)側(cè)前額葉內(nèi)神經(jīng)元之間聯(lián)系的強(qiáng)度（即突觸強(qiáng)度）來(lái)調(diào)控動(dòng)物的等級(jí),。令人驚奇的是,，當(dāng)在低等級(jí)的小鼠中增強(qiáng)內(nèi)側(cè)前額葉的突觸強(qiáng)度時(shí)，小鼠的社會(huì)等級(jí)有了提升,；反之，在高等級(jí)小鼠中減弱它們內(nèi)側(cè)前額葉的突觸強(qiáng)度則會(huì)導(dǎo)致它們社會(huì)地位的下降,。
這項(xiàng)工作首次為研究社會(huì)等級(jí)建立起了簡(jiǎn)單而可靠的行為學(xué)范式，將引領(lǐng)對(duì)社會(huì)等級(jí)的神經(jīng)環(huán)路機(jī)理的進(jìn)一步研究。此外,，由于社會(huì)等級(jí)對(duì)許多生理,、心理機(jī)能（如焦慮，成癮,，抑郁,，生育等) 都有重要影響,，這項(xiàng)研究也將幫助人們更好地了解這些相關(guān)行為或情緒的調(diào)節(jié)機(jī)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(dǎo)下完成,。課題受到科技部“973”項(xiàng)目,、中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”,、神經(jīng)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及上海浦江計(jì)劃,、上海擇優(yōu)人才計(jì)劃等資助,，在中科院神經(jīng)科學(xué)研究所獨(dú)立完成。
通過(guò)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(dòng)物的行為,。此圖片中，在低等級(jí)小鼠的內(nèi)側(cè)前額葉中利用病毒攜帶表達(dá)了一種叫做GluR4的蛋白，結(jié)果會(huì)使得小鼠獲得更高的社會(huì)等級(jí)（上）,。相反地,，表達(dá)與之功能相反的蛋白肽段GluR4ct，則會(huì)使小鼠社會(huì)等級(jí)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.
