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面对新同伴,前额叶一群细胞先安静下来

Science advances · 2025-04-23

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Science advances · 研究前沿

面对新同伴,前额叶一群细胞先安静下来

Il1rapl2 标记的前额叶细胞在接触新小鼠时活动下降;提高其活动会削弱新同伴偏好,却不明显改变一般社交倾向。

根据论文主题制作的 AI 科学概念插画

愿意靠近同伴,与更想探索一个新同伴,并不是完全相同的行为。2025 年发表于 Science Advances 的研究,在小鼠内侧前额叶皮层中找到一群以 Il1rapl2 表达为标记的细胞。当小鼠开始接触新个体时,它们的群体钙信号下降;人为提高活动,则改变新同伴偏好。一个常被笼统称作“社交”的过程,由此拆出了更具体的细胞联系。

关键发现

激活 mPFC 的 Il1rapl2 阳性细胞或其在 BLA 的末梢,削弱小鼠对新同伴的偏好;受测社交倾向保持相近,抑制干预没有明显改变这些行为。

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愿意靠近,并不等于偏向新同伴

面对一只小鼠与一个空笼,实验动物通常更愿意停留在同伴附近。这反映一般社交倾向。等它已经接触过这只小鼠,再加入另一个新个体,就可以观察它是否把更多探索转向新同伴。两种选择相连,却回答不同的问题。

识别熟悉与陌生的信息,还会受到感知、注意和既往经历影响。研究希望在复杂的前额叶细胞群中,找到与这份新颖性选择有关的一部分,而不是用整个脑区的平均活动解释所有社交行为。

同在前额叶,也有不同的细胞群

单细胞转录组把内侧前额叶皮层(mPFC)的兴奋性神经元分成多种亚群。研究结合发育阶段的表达差异与疾病相关候选基因资料,选出值得进一步观察的细胞类型。其中一类主要位于第五层,表达 Il1rapl2。

组织定位显示,这群细胞绝大多数带有谷氨酸能标记,与几个其他层次或亚群标记的重叠较少。Il1rapl2 在这里像一个寻找细胞的地址,使后续记录和干预能够持续指向同一类群体。

另一类以 Foxp2 为标记的第六层细胞,也被纳入比较;激活或抑制后,受测社交指标没有明显变化。相近的筛选线索不一定导向相同的行为功能,研究接着集中追踪 Il1rapl2 群体。

原论文图 1同在前额叶,也有不同的细胞群
同在前额叶,也有不同的细胞群
原论文 Figure 1:mPFC 兴奋性细胞分类,以及 Il1rapl2 的层次分布和细胞标记重叠。
来源:Liu Y et al. · Science advances · CC BY
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新同伴偏好下降,社交倾向仍在

提高 Il1rapl2 阳性细胞的活动,小鼠对新个体的明显偏好减弱。不过,在同伴与空笼之间,它们仍偏向同伴。改变的不是简单地“不愿社交”,而是面对两个同伴时怎样分配探索。

降低这群细胞的活动,没有明显改变社交倾向或新同伴偏好。雄性和雌性小鼠的细胞群干预呈现相似方向,活动路程也未见明显变化。提高活动与降低活动的结果并不对称。

原论文图 2新同伴偏好下降,社交倾向仍在
新同伴偏好下降,社交倾向仍在
原论文 Figure 2:雌雄小鼠中 Il1rapl2 细胞激活和抑制后的社交倾向与新同伴偏好。
来源:Liu Y et al. · Science advances · CC BY
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靠近新个体时,群体信号先下降

自然互动中的记录与干预形成了呼应:小鼠第一次开始接触新个体时,Il1rapl2 群体的钙信号迅速下降;开始接触熟悉个体或空笼时,没有相同的明显下降。变化因而与当前接触对象有关。

互动结束时,新个体和熟悉个体都伴随信号回升,空笼则没有明显变化。开始与结束并非同一种响应,把时间对齐到具体行为事件,才能看清这群细胞在不同互动环节的变化。

原论文图 3靠近新个体时,群体信号先下降
靠近新个体时,群体信号先下降
原论文 Figure 3:首次互动开始与结束时,新个体、熟悉个体和空笼条件下的群体钙信号。
来源:Liu Y et al. · Science advances · CC BY
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细胞地址后面,还有连接地图

这群前额叶细胞接收多个区域的输入,包括运动皮层、屏状核和海马;丘脑在所标记输入中占比较大。输出追踪则把目光带到丘脑旁带核(PT)与基底外侧杏仁核(BLA),两处都有较明显的末梢与突触前标记。

一群细胞可以把信息送往多个地方,行为作用却可能更依赖某条分支。仅靠投射是否存在,还不能判断哪一处输出会改变新同伴偏好;研究因此分别测试两处末梢。

原论文图 4细胞地址后面,还有连接地图
细胞地址后面,还有连接地图
原论文 Figure 4:Il1rapl2 群体的上游输入及通向 PT、BLA 的末梢与突触前标记。
来源:Liu Y et al. · Science advances · CC BY
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通向杏仁核的末梢,可以改变新颖性选择

在雄性小鼠中,激活这群细胞在 BLA 的末梢,削弱新同伴偏好;激活 PT 末梢则没有同样效果。一般社交倾向和运动表现保持相近。BLA 分支的激活,重现了前额叶细胞群激活中的主要行为方向。

抑制 BLA 末梢仍没有明显改变受测偏好,额外的焦虑样测试也没有显示激活后的明显变化。组织成像中,这些末梢更多分布在 BLA 谷氨酸能细胞周围,提示了一个值得继续检验的下游细胞关系。

原论文图 5通向杏仁核的末梢,可以改变新颖性选择
通向杏仁核的末梢,可以改变新颖性选择
原论文 Figure 5:PT 与 BLA 末梢干预的行为比较,以及 BLA 中末梢与细胞标记的关系。
来源:Liu Y et al. · Science advances · CC BY
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不是所有新颖性,都由同一群细胞调节

同一项细胞激活没有明显改变新物体识别或线索恐惧记忆。新同伴偏好的改变因而没有同时覆盖这些记忆指标;它究竟更多影响社会信息的形成、提取还是探索选择,仍可通过不同任务继续区分。

这项研究把社交行为的分工落实到细胞身份和输出分支:一群兴奋性细胞在接触新同伴时暂时降低活动,提高它们的活动则削弱新同伴偏好。理解前额叶如何参与社交,既要问它联系哪些区域,也要问是其中哪群细胞、在互动的哪个瞬间发生变化。

论文信息

Liu Y, Wang Y, Xie G, Yang Q, Bhattacherjee A, Zhang C, Zhang Y.
A molecularly defined mPFC-BLA circuit specifically regulates social novelty preference
Science advances · 2025-04-23
DOI: 10.1126/sciadv.adt9008