打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
【脑声常谈】动物实验云课堂:简述自闭症谱系障碍涉及的脑区

上海欣软《动物行为实验手册》正在免费包邮发放中,《动物行为实验指南》是前者的进阶篇,全书预计600页+,内容更加详实严谨,印书版预计9月份完成,获取方式请关注公众号:脑声常谈的后续通知。

社会行为,即个体如何与同种个体进行合作和竞争在不同物种中广泛存在。社会行为非常容易受到由神经和神经精神疾病,如自闭症谱系障碍(ASD)引起的脑网络功能障碍的影响,社会行为还受到多种神经调节系统的影响研究。啮齿动物表现出各种不同的社会行为,许多不同的行为范式用于研究社会行为相关的神经回路基础。ASD小鼠模型将为阐明异常社会行为的机制和潜在的治疗靶点提供有效途径。本文主要简单介绍啮齿动物社会行为背后的主要脑区。

社会行为包括同一物种的两个或多个个体之间的各种交流和互动。当两个同种个体遇到彼此,他们的互动开始包括接近,探究目标个体作为社会刺激,紧随其后的是一个完成阶段,由刻板的运动模式产生目标行为如攻击,交配,或育儿。虽然社会行为的一个方面被认为是天生的和刻板的,但它是由学习和记忆调节来支持它的灵活性。社会行为是由一个由多个大脑结构组成的分布式大规模网络所介导的,社会行为的表达极易受到该网络功能障碍的影响,这通常在神经和神经精神疾病的个体中,如中风、精神分裂症和自闭症谱系障碍。ASD是一种常见的早发性神经精神疾病,其特征是社交障碍和感觉-运动行为的限制性和重复性模式。许多不同的行为范式来建立啮齿类动物的社会倾向和潜在的神经回路基础。例如,在社会互动的食欲阶段,啮齿类动物表现出一种固有的社交倾向,即更倾向于探究同种物体而不是无生命的物体,这被称为社交偏好。啮齿类动物可以花更多的时间探索新的个体,而不是熟悉的个体,这种能力被称为社会识别或社会记忆。因此,当他们多次探索相同的社会目标时,探究时间就会减少。啮齿类动物也表现出同理心的行为表现,如观察性疼痛和亲社会行为,如对压力过大的同种动物的安慰。

mPFC社会行为中功能

mPFC在社会行为中发挥作用mPFC中的神经元与伏隔核、杏仁核、腹侧被盖区和中缝核等不同的皮层下区域形成相互网络调节认知、情绪和行为

当小鼠接近一个陌生的鼠时,一些mPFC神经元的放电率增加,但光遗传诱导的mPFC锥体神经元兴奋性的持续升高降低了社会互动行为。越来越多的证据表明,mPFC以一种亚区域和投射目标特异性的方式控制社会行为。在NAc处的前边缘神经元的投射末端的激活抑制了社偏好。在社会互动过程中,基底外侧杏仁核投射的边缘下神经元的活动比BLA投射的PL神经元更突出,抑制IL-BLA通路或激活PL-BLA通路会减少社会行为。激活mPFC-BLA这个通路抑制社会互动,抑制该通路则促进社会互动。由抑制性中间神经元调节的局部回路机制也有助于对社会行为的复杂控制。PV阳性中间神经元的激活通过使兴奋/抑制平衡神经元正常化,部分挽救了mPFC锥体神经元兴奋性升高所引起的社会偏好的破坏。性别特异性回路及其活动调节了社会行为的各个方面,因此,ASD的回路功能障碍也可能反映了这种性别水平的环路差异。投射到后室旁丘脑的mPFC神经元的活动在社交互动过程中增强,而这种投射的抑制降低了社交行为。青少年的社会隔离压力,已知会导致成年期的社交能力缺陷,损害了社会暴露时这一途径的激活。在成年期激活这一途径可挽救了由青少年孤立造成的社交缺陷。mPFC在社会领域的功能作用可能是由这些非社会领域共同的一般认知功能介导的。

mPFC-BLA回路是控制社会行为的重要途径之一。一些ASD小鼠模型表现出异常这是mPFC-BLA回路和神经调节的功能障碍突出异常导致社会行为缺陷,表明这一通路的功能改变与ASD的社会功能障碍至关重要。遗传和表观遗传机制之间的相互作用在ASD模型小鼠的社会功能及其缺陷中也起着重要作用。

ACC在社交行为中的功能

ACC在社会行为中发挥作用人类和啮齿动物的前扣带回与主要涉及情绪信息处理、动机和自主功能的各种大脑区域高度相关,如眶额皮层、杏仁核、NAc、下丘脑和自主脑干核。ACC已经涉及到社会认知的各个方面-它的活动与其他参考奖励和负评价相关,如社交焦虑。ACC还参与了其他的情感状态的处理。

观察和学习是识别来自他人的奖励或惩罚线索的策略。当一只小鼠观察另一只小鼠接受足部电击时,观察小鼠在没有经历足部电击的情况下表现出僵直行为,这一过程被称为观察性恐惧学习。ACC的失活损害了这种观察性恐惧学习。ACC通过不同的投射来调节这些不同类型的社会认知过程。ACC-BLA路在由社会获得的厌恶线索信息和获得观察性恐惧条件反射中起着至关重要的作用。此外,ACC-NAc回路调节疼痛和镇痛的社会传递,而恐惧的社会传递则依赖于ACC-BLA回路。

IC在社交行为中的功能

岛叶皮质(IC作为一个独特的皮质区域,位于人类外侧沟的额叶、顶叶和颞叶下方,在啮齿动物中,IC从背侧到腹侧分为三个分支,IC与感觉、情感、动机和认知系统有相互联系,包括感觉和额叶皮质、杏仁核、丘脑和NAc,以及神经调节输入有关。啮齿动物的研究表明,IC参与多种功能,包括多感觉整合、互感、疼痛、味觉、记忆、情绪、动机、生理需求、如口渴和饥饿、厌恶状态处理、和社会互动等

IC的非典型激活和连接与各种神经精神疾病有关,如精神分裂症和ASD。从杏仁核后IC到中央核通路的激活而不是NAc会中断正在进行的社会互动,这可能是由于该通路介导的焦虑信号的行为抑制。社会刺激激活前IC中表达血管活性肠肽的中间神经元,抑制这种神经元亚型会损害社会偏好。此外,IC直接参与了社会探索行为的编码。同理心是指感知他人的情绪状态和理解他人的观点的能力。它在许多物种中都很常见,如人类、猿类、大象、海豚和啮齿动物,被认为是亲社会行为有利于其他个体。精神病和ASD中,同理心在各种精神、神经和神经发育条件中受损。虽然人类可能表现出最复杂的形式的亲社会行为,啮齿动物也显示各种行为表现,如社会调节小鼠疼痛敏感性,观察恐惧反应足击另一个小鼠会出现恐惧等IC前部与ACC一起,形成了共情的情感和认知方面最关键的网络节点。在人类中,IC前部被直接体验和共情疼痛以及感觉和观察厌恶激活。IC前部病变的患者表现出共情疼痛感知缺陷。此外,ASD患者在推断他人的社会情绪方面表现出行为缺陷。此外,抑制NAc的岛叶投射和IC后部BLA投射抑制了社会途径,而IC的整体抑制不影响社会新奇偏好。对IC前部的抑制减弱了对痛苦的同种动物的帮助。人类和啮齿动物的IC在共情的多种行为表现中发挥着关键作用,对ASD模型小鼠具有重要意义。

参考文献

[1] Sato M , Nakai N , Fujima S , et al. Social circuits and their dysfunction in autism spectrum disorder [J]. Molecular psychiatry, 2023,

[2] Amodio DM , Frith CD. Meeting of minds: the medial frontal cortex and social cognition [J]. Nature reviews Neuroscience, 2006, 7(4): 268-277.

[3] Klein-Flügge MC , Bongioanni A , Rushworth MFS. Medial and orbital frontal cortex in decision-making and flexible behavior [J]. Neuron, 2022, 110(17): 2743-2770.

[4] Yizhar O , Fenno LE , Prigge M , et al. Neocortical excitation/inhibition balance in information processing and social dysfunction [J]. Nature, 2011, 477(7363): 171-178.

[5] Van Heukelum S , Mars RB , Guthrie M , et al. Where is Cingulate Cortex? A Cross-Species View [J]. Trends in neurosciences, 2020, 43(5): 285-299.

[6] Chang SW , Gariépy JF , Platt ML. Neuronal reference frames for social decisions in primate frontal cortex [J]. Nature neuroscience, 2013, 16(2): 243-250.

[7] Apps MA , Rushworth MF , Chang SW. The Anterior Cingulate Gyrus and Social Cognition: Tracking the Motivation of Others [J]. Neuron, 2016, 90(4): 692-707.

[8] Livneh Y , Andermann ML. Cellular activity in insular cortex across seconds to hours: Sensations and predictions of bodily states [J]. Neuron, 2021, 109(22): 3576-3593.

[9] Klein AS , Dolensek N , Weiand C , et al. Fear balance is maintained by bodily feedback to the insular cortex in mice [J]. Science (New York, NY), 2021, 374(6570): 1010-1015.

[10] Koren T , Yifa R , Amer M , et al. Insular cortex neurons encode and retrieve specific immune responses [J]. Cell, 2021, 184(24): 5902-5915.e5917.

特别鸣谢

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
Nature背靠背:社会等级再现顶刊!皮层神经元编码等级结构信息,驱动社会竞争行为
【PNAS】如何优雅地缓解强迫症
Cell子刊:长期无社交让雄性更暴力,雌性更远离社会,这个神经环路是“幕后推手”
Neuron:恐惧共情的新环路机制
科学家成功支配了橙腹草原田鼠的“爱情”
Science:关键基因决定社会等级
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服