首页分享原创脑声常谈：前额叶-杏仁核震荡与小鼠社交互动行为相关

原创脑声常谈：前额叶-杏仁核震荡与小鼠社交互动行为相关

来源：萌宠菠菠乐园时间：2024-09-29 11:45

前额叶与杏仁核常被认为参与社会行为的调节，但这两者在神经网络层面的调节机制并不明晰。近日，日本东京大学Takuya Sasaki教授及其团队在eLife上发表的文章《前额叶-杏仁核震荡与小鼠社交互动行为相关》使用了小鼠模型研究了前额叶皮层和杏仁核的电振荡与社会行为的关系。

社会交互实验中背内侧前额叶皮层（dmPFC）和基底外侧杏仁核（BLA）场电位（LFP）的变化

作者首先使用了雄性C57/6J小鼠进行了社会交互测试，小鼠分别在无目标鼠的箱体中活动（非目标交互）和包含目标鼠的同一箱体中自由交互 150 秒（目标交互）。在测试中分别记录小鼠在两个阶段在交互区域 (IZ) 中的停留时间，两者之比即为每只小鼠的社交互动指数（SI）。作者发现大多数野生型小鼠（14 只中的 11 只）表现出大于 1 的 SI 比率；随后作者在通过植入电极的方式记录了小鼠dmPFC 和 BLA 脑区的场电位，发现LFP在10 赫兹附近表现出了差异：当小鼠进行社会交互时，dmPFC 脑区的场电位在4–7 Hz和30–60 Hz频段上分别增加和减少。BLA 脑区 4–7 Hz频段的场电位也显著增加，而其他频段并未表现出与社会交互行为相关的差异。此外，除了 LFP 强度的改变外，在目标交互时，4-7 Hz 频段的 dmPFC-BLA 相干性显著高于非目标交互；格兰杰因果检验结果表明，在 4-7 Hz 频段，从 dmPFC 到 BLA 的方向的格兰杰因果指数显著高于从 BLA 到 dmPFC 方向的格兰杰因果指数，反映了 dmPFC 可能有对 BLA 的优先投射。

图一社会交互 (SI) 实验中dmPFC和BLA LFP 信号的变化

同时，作者虽然使用了改进的社会交互实验箱来排除焦虑情绪在观察到的 dmPFC-BLA LFP 信号变化中的影响。箱体分为社交回避区（与目标小鼠相对的盒子的角落）、外围区域（靠近盒子边缘的部分）和中心区域。实验结果显示，小鼠在非目标和目标交互阶段，各个区域中没有观察到dmPFC 和 BLA 4-7 Hz 和 30-60 Hz LFP 强度的显著差异，表明与焦虑相关的因素与dmPFC 和 BLA 中 4-7 Hz 和 30-60 Hz LFP 的变化没有明显关系。

图二 IZ外区域dmPFC和BLA的 LFP强度无明显变化

社交缺陷小鼠模型中社交回避期间 dmPFC 4-7 Hz 功率增加

随后，作者研究了社交缺陷小鼠模型中的LFP 信号变化。在 Shank3 敲除小鼠上进行了相同的社会交互测试，结果显示Shank3 敲除小鼠的 SI 比率显著低于野生型小鼠。在目标交互阶段，Shank3 敲除小鼠dmPFC 4-7 Hz 频段的 LFP 强度相较野生小鼠显著增加，而 dmPFC 和 BLA 30-60 Hz 频段没有观察到LFP变化的差异。这些结果表明，与野生型小鼠相比，在 Shank3 敲除小鼠中，目标交互期间 dmPFC 4-7 Hz 功率的增加更为显著。

图三在Shank3敲除和社交挫败小鼠中dmPFC 4–7 Hz LFP强度进一步增加

同时，Shank3 敲除小鼠在社交回避区停留时间延长并且与其他区域相比，当其停留在回避区内时，dmPFC 4-7 Hz 显著增加，而这种现象并未在野生型小鼠中未观察到。表明 Shank3 敲除小鼠在社交回避期间表现出 dmPFC 4-7 Hz 强度的特异性增加。

图四在社交回避期，Shank3 敲除和社交挫败小鼠dmPFC 4-7 Hz LFP强度增加

接下来，作者测试了由社会挫败范式所引起的社交挫败小鼠模型是否表现出类似的 LFP 变化。结果表明，社交挫败小鼠SI指数下降，并且在社交回避期 dmPFC 4-7 Hz 强度也增加，这与Shank3 敲除小鼠类似。这证明，在社交回避行为期间 dmPFC 4-7 Hz 的增加是社交缺陷小鼠模型的共同标志。

社交行为过程中dmPFC LFP强度的变化

先前的实验结果表明社交互动行为可能与dmPFC 4–7 Hz LFP强度变化有关。作者将小鼠的社交互动行为分为了接近目标鼠和离开目标鼠两个行为。在 dmPFC 和 BLA 中，与离开行为相比，接近行为期间 4-7 Hz 的LFP强度显着降低，但在其他频段，LFP在接近和离开行为之间没有显着差异。此外，离开行为期间 4-7 Hz 频段的 dmPFC-BLA 相干性显着高于接近行为期间的相干性，这也与 LFP 的变化一致。这些结果表明，dmPFC到BLA的4-7hz频段的LFP强度在社会接近行为中有所降低。

图五在社交互动行为中， dmPFC 4-7 Hz 的LFP 强度降低

通过光遗传学操作dmPFC恢复小鼠社交互动行为

图六 mPFC神经元振荡的模式

作者向经过社会挫败应激造模后的Cre鼠注射带有ChR2蛋白的AAV病毒并植入记录电极，以实现光遗传对小鼠dmPFC的刺激与记录。结果显示40 Hz 的光刺激可显著增加 dmPFC 和 BLA 脑区在30-60 Hz频段的强度，但会引起的 4-7 Hz 频段强度的明显降低，这与先前在社交接近行为期间观察到的结果一致，并且在表达ChR2的小鼠中， 40 hz的光刺激显著增加了其在IZ的停留时间。这些结果表明，40Hz的光刺激可以复制与社交互动行为相关的神经元活动并足以促进小鼠的社交互动行为。

图七通过光遗传刺激恢复小鼠社交互动行为

综上所述，作者记录了雄性小鼠参与社交行为背内侧前额叶皮质（dmPFC）和基底外侧杏仁核（BLA）的局部场电位（LFP）变化，并利用光遗传技术对其进行操控以改善小鼠的社交互动行为缺陷。这些结果表明，前额叶皮质和杏仁核震荡及其两者之间的联系与小鼠的社会行为密切相关，并为社会性行为缺陷背后的神经元网络机制研究提供了一定的病理、生理学基础。

如果您对动物行为实验有兴趣，可以随时关注我们搜狐号：脑声常谈和公众号：动物神经科学与行为学！

责任编辑：