王佐仁组揭示社交隔离引发性别依赖性焦虑样行为的神经机制

发布时间:2023-07-25

  2023725日,《Cell Reports》期刊发表了中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心王佐仁研究组题为《Dorsal BNST DRD2+neurons mediate sex-specific anxiety-like behavior induced by chronic social isolation》的研究论文。 

  研究人员通过膜片钳电生理记录、化学遗传学操纵、在体药理学实验以及行为学分析等技术方法,发现断奶后经历长期社交隔离的大鼠的背侧终纹床核(dBNST)中表达多巴胺Ⅱ型受体的神经元(Drd2+  神经元)活动增加,从而导致了雄性和雌性大鼠中出现了性别特异性的焦虑样行为异常。该研究揭示了dBNST脑区多巴胺Ⅰ型和Ⅱ型受体阳性神经元在调控长期社交隔离引发焦虑样行为中的作用,为治疗由社交隔离导致的情感障碍提供了潜在的治疗靶点。 

  对于具有社交属性的生物来说,社交隔离往往会导致不健康的心理状态,成为一种常见的压力应激源。在发育过程中长期缺乏社交将会带来不可逆的恶性结果,包括焦虑、抑郁等心理障碍。 

  自新冠疫情爆发以来,对社交隔离的研究大幅增加。以往的研究表明,不同动物在社交隔离后的表现各不相同。作为社会性较强的动物,大鼠在经历社交隔离后会出现焦虑样和抑郁样行为,并伴随着降低的社交偏好。然而,在社交隔离过程中神经系统的适应性改变机制以及行为上的性别差异性神经机制仍需进一步研究。 

  通过一系列的行为学测试,该研究组发现社交隔离后,雄性大鼠表现出焦虑样和抑郁样行为以及社交偏好水平降低,而雌性大鼠这些方面则没有显著性变化。随后,研究组利用离体脑片电生理记录技术发现,雄性大鼠的dBNST脑区Drd2+ 神经元的兴奋性增加,然而这种神经可塑性改变在雌性大鼠中并没有显著性变化。进一步的相关性分析显示,dBNST脑区Drd2+ 神经元的兴奋性与雄性大鼠的焦虑样行为呈正相关,但与抑郁样行为和社交偏好水平没有明显相关性。 

  为了验证dBNST脑区Drd2+ 神经元对社交隔离引起焦虑样行为的调控作用,研究人员在正常群体饲养的大鼠中利用化学遗传手段激活了这些神经元,成功诱导出焦虑样行为。在断奶后经历社交隔离的雄性大鼠中,抑制这群神经元的活动则能够缓解焦虑样行为。 

  最后,研究人员发现雄性大鼠在经历社交隔离后,其dBNST区的多巴胺Ⅱ型受体存在着性别特异性的功能损伤,这可能是导致社交隔离压力引发性别依赖性焦虑异常的神经机制。 

  该课题主要由博士研究生郑超文、高级实验师魏磊、研究生刘博奕,在高级研究员王佐仁的指导下完成。此外,博士后黄延旺、博士研究生王上一以及高级实验师王清秀也对本研究做出了重要贡献,华中科技大学苏州脑空间与信息学院的龚辉教授和李向宁教授提供了重要的技术支持。研究工作并获得了中国科学院、科技部、上海市和基金委的资助。 

      

  图注  断奶后社交隔离造模方法的示意图 雄性大鼠在经历长期社交隔离后,dBNST脑区Drd2+ 神经元的兴奋性输入增加,抑制性输入减少,多巴胺Ⅱ型受体功能减弱,神经元的发放增多。动物表现出焦虑样行为增多。下 雌性大鼠在经历长期社交隔离后,dBNST脑区Drd2+ 神经元的兴奋性输入不变,抑制性输入不变,多巴胺Ⅱ型受体功能不变,神经元的发放不变。动物表现出焦虑样行为不变。 

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