上海生科院雌雄行為差異神經機制研究獲進展
1 月 18 日，中國科學院神經科學研究所、腦科學與智能技術卓越創新中心、神經科學國家重點實驗室許曉鴻研究組的研究成果，以《小鼠內側視前區在任一性別個體中都能介導雌雄二樣性行為》為題，在線發表在《自然 - 通訊》上。此項研究首次通過光遺傳手段在不同性別的小鼠中同時誘導出雄性求偶行為和母性行為，並通過多種方法證明內側視前區表達雌激素受體（Estrogen receptor α，Esr1）的神經元在介導雌雄行為差異中起關鍵作用（如圖）。
在有性繁衍的物種中，雌雄個體在求偶行為和後代照看行為中表現出不同。這些雌雄行為差異在人類和非人靈長類中或由社會因素決定，而在其他物種中則更多反映了神經系統的性別分化和雌雄神經系統的功能不同。內側視前區（the medial preoptic area, mPOA）位於大腦的底部，下丘腦的前端，在包括人在內的很多物種中均存在顯著的雌雄差異，在細胞數目、基因表達以及神經聯結等方面雌雄不同，因此內側視前區一直以來被認為是調控雌雄行為差異的重要腦區。然而，對於內側視前區的研究長期停留在描述性或損傷性實驗上，缺乏精確的功能學層面的研究，因此對於內側視前核是否調控雌雄行為差異以及其行為調控的神經機制尚不清楚。
為了回答這一問題，許曉鴻課題組利用最新的光遺傳學和光纖記錄等研究方法，同時在雌雄小鼠中系統性地探究內側視前核神經活動和性別二樣性行為輸出之間的關係（如圖）。研究發現，內側視前核神經元，尤其是 Esr1+ 神經元的神經活動和雄性求偶行為和母性行為發生次數高度相關。廣譜激活內側視前核神經元或是特異性地激活 Esr1+ 神經元在雌雄個體中都可以同時誘導出雄性求偶行為和母性行為，表明內側視前核在任一性別個體中都具有支配任一性別特異性行為的潛能。同時，如果在行為過程中實時阻斷內側視前核 Esr1+ 神經元的神經活動，則可以阻止雄性求偶行為和母性行為的發生。相應的，殺死 Esr1+ 神經元則完全消除雄性求偶行為和母性行為的性別差異。
研究提出性別分化後大腦仍具有雙性潛能的假說，並提出內側視前核 Esr1+ 神經元的性別特異性激活是造成雌雄行為差異的關鍵因素。此項研究增強了對於內側視前區功能的了解，也為未來性別二樣性行為神經機制的研究提供了理論基礎和框架。
研究工作得到了青年千人計劃，基金委面上項目，科技部青年 973 計劃和中科院交叉創新項目的資助。
內側視前核 Esr1+ 神經元介導雌雄行為差異。
當給予雌性小鼠作為刺激動物，雄性實驗動物在行為測試時較雌性實驗動物更多地表現出模式化的求偶動作，而當給予幼崽作為刺激，雌性動物在行為測試時則較雄性動物更多地表現出母性行為。a. 在 Esr1-Cre 動物中定位注射 Cre 誘導表達的編碼鈣離子指示蛋白（Gcamp6s）的腺相關病毒（AAV），通過光纖記錄的方法，研究發現內側視前核 Esr1+ 神經活動與雄性求偶行為和母性行為的發生高度相關。b. 在 Esr1-Cre 動物中定位注射 Cre 誘導表達的編碼光敏感蛋白（ChR2）的 AAV，通過光遺傳學手段特異性地激活內側視前核 Esr1+ 神經元，研究發現在雌雄個體中都可以誘導出類似的雄性求偶行為和母性行為。c. 在 Esr1-Cre 動物中定位注射 Cre 誘導表達的編碼光敏感蛋白（GtACR1）的 AAV，在行為發生時通過光遺傳學的手段實時抑制 Esr1+ 神經元的神經活動，與對照動物比較，顯著性地阻斷雄性求偶行為和母性行為的發生。
