當雄性小鼠感知到來自另一隻雄性的領地威脅時，它會本能地對入侵者做出攻擊反應。然而，當同一只小鼠探測到一隻性成熟的雌性時，它的反應往往是交配嘗試，而不是攻擊。這些資訊可能都始於另一隻小鼠的氣味和視覺。但是，小鼠大腦是如何區分合適的社交反應的選項呢？
研究已經確定了下丘腦區域中的兩個區域參與了小鼠的攻擊和交配反應。然而，下丘腦只是一個迴路中的一個站點，該回路傳遞開啟這些社交行為的內部訊號。在7月27日發表在《自然神經科學》上的結果中，研究人員表明，大腦區域杏仁核中的另外兩個細胞群會發出投射，即軸突，到兩個目標下丘腦區域，並可以根據情況將其開啟或關閉。
該研究揭示了杏仁核在調節小鼠大腦中攻擊和交配行為的“社交回路”中非常重要。“看到後杏仁核中的這兩個細胞群似乎在控制攻擊和交配行為方面發揮著很大程度上不重疊的作用，這很有意思，”加州理工學院陳天橋雒芊芊腦科學研究所所長、神經科學家大衛·安德森 (David Anderson) 說，他沒有參與這項工作。然而，對於某些實驗，“控制攻擊的投射資料比控制性行為的投射資料要強得多，”他說。
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此前的研究已經表明，這兩個下丘腦區域都與雄性和雌性小鼠的攻擊和性行為有關。其中一個區域，即視前內側核 (MPN)，與性行為有關——通常雄性是爬跨，雌性是抬高後軀。第二個區域——笨拙地稱為下丘腦腹內側的腹外側部分，或 VMHvl——與攻擊有關。
在早期的研究中，抑制或完全停用這些下丘腦區域會減少小鼠的性行為和攻擊行為。但是，一個懸而未決的問題是，激發而不是抑制這些下丘腦細胞的開關的位置在哪裡。
在這項新的研究中，紐約大學朗格尼健康神經科學研究所的博士後研究員山口隆 (Takashi Yamaguchi) 和他的同事表明，在後杏仁核中，兩個不同的細胞群會接收傳入的感官訊號，並激發適當的下丘腦目標。
為了確定這些連線，研究人員首先使用示蹤劑來回溯下丘腦和後杏仁核之間的神經連線。他們檢測到 VMHvl 連接回溯到一個細胞群，而 MPN 連接回溯到另一個不同的細胞群。在另一個方向上，科學家們表明，刺激這些單獨的後杏仁核細胞群會觸發興奮訊號，這些訊號直接傳送到其單獨的 VMHvl 和 MPN 目標。
在行為研究中，研究小組發現，在交配過程中，這種興奮在投射到 MPN 的後杏仁核神經元中全面展開。並且，在雄性之間的攻擊過程中，通往 VMHvl 的神經元中興奮增加。此外，刺激這些不同的後杏仁核細胞群會增強相關的行為：雄性小鼠甚至會嘗試與不接受的雌性交配，並對雄性和雌性都表現出攻擊性。
為了觀察當這些細胞群不發揮作用時小鼠的行為，研究人員使用了不同的技術來消除它們的活動。後杏仁核細胞向 MPN 的投射消失意味著雄性小鼠的性活動幾乎完全停止。但是，向 VMHvl 的投射缺失會產生更復雜的結果：小鼠的攻擊性下降了，但它們也表現出有些減弱的性熱情。
安德森說，性行為產生溢位效應的一個原因可能是後杏仁核投射到許多其他結構，而這些結構又與 MPN 連線。他說，這些交配效應是源於直接還是間接投射到其他區域目標，還需要進一步研究。
除了這種重疊效應的暗示之外，後杏仁核的兩個區域還有一個共同的特徵：它們都具有高水平的與雌激素相互作用的蛋白質。這種雌激素受體的存在表明類固醇激素在這些交流中起著作用，儘管山口和他的同事沒有探討激素因素。
“這是一個關鍵問題，”山口說，他是這項新研究的第一作者。連線下丘腦和杏仁核的迴路中的其他細胞也會產生一種將睪酮轉化為雌激素的酶，他推測這種轉化可能很重要。安德森說，它已經與睪酮對小鼠攻擊性的一些相關影響有關。
安德森小組的一項不相關的研究，以預印本形式釋出，尚未經過同行評審，也重點關注了 VMHvl。該團隊發現，在基因相同的雄性小鼠中反覆開啟這些細胞可以使大多數動物表現出增強的攻擊性。但是，大約四分之一的小鼠對這種攻擊訓練沒有反應。然而，透過睪酮治療，這些非攻擊性動物變得具有攻擊性。安德森說，這種與被認為受強大基因控制的大腦區域相關的特性的可塑性“涉及攻擊性和先天與後天之間個體差異的整體問題”。
這些研究側重於雄性，但這並不一定意味著這些細胞群在雌性中會有不同的影響，特拉維夫大學心理科學學院教授、《性別馬賽克：超越男性和女性大腦的神話》的合著者達芙娜·喬爾 (Daphna Joel) 說。將性和攻擊性行為視為“男性”或“女性”可能存在問題，因為它們並沒有在兩者之間形成清晰的界限，她說。雄性和雌性小鼠可以表現出相同的行為，“即使它們的頻率差異很大”。喬爾指出，雌性也可以攻擊其他小鼠或試圖爬跨它們。“雄性和雌性都具有所有行為的‘神經機制’，”她說。
山口說，早期對雌性小鼠的研究表明，在後杏仁核區域中，“細胞數量和結構與雄性幾乎相同”。在雌性中，投射到 VMHvl 的兩個區域的後杏仁核的兩個區域影響了攻擊和性行為。
這些發現還引發了一個問題，即它們是否適用於人類。喬爾說，此類研究的一個侷限性在於，它們通常依賴於受控實驗室條件下的單一小鼠品系。她補充說，這些控制對於這種規模和複雜性的研究非常重要，但“人們常常急於概括不僅跨越其他品系和條件，而且跨越物種”，包括人類。事實上，喬爾說，人類之間的任何性別差異都會比實驗室動物的差異更小。