内侧杏仁核(medial amygdala,MeA)参与社会性嗅觉信息的处理,但其精确的神经机制仍不清楚。
2026年5月22日,浙江大学汪浩,陈高,杨鸿斌和Libiao Pan共同通讯在Science Advances在线发表题为The posteroventral part of the medial amygdala nucleus glutamatergic neurons encodes conspecifics’ individual identity in rodents的研究论文。
该研究鉴定出内侧杏仁核后腹侧区(posteroventral medial amygdala,MeApv)在小鼠同种个体气味辨别中具有关键作用。暴露于同种个体或其气味后,MeApv中 VGluT2 阳性神经元的钙信号和 c-Fos 表达显著升高。利用光遗传学抑制这些神经元,或激活Gad2阳性神经元,均会破坏由气味驱动的社会行为,包括个体身份识别、气味辨别以及性别辨别。
社会信息可由副嗅球(accessory olfactory bulb,AOB)直接传递至 MeApv,而急性破坏 AOB–MeApv 通路会损害社会辨别能力。通过单细胞分辨率的微型内窥镜钙成像(microendoscopic calcium imaging),研究发现一类特异性的 MeApv VGluT2 阳性神经元群体能够编码个体特异性信息。选择性抑制这些神经元会导致与相关同种个体进行气味引导社会互动时出现功能缺陷,从而进一步证实 MeApv 是社会信息编码的关键中枢。
这些研究结果表明,MeApv 不仅是将嗅觉信号转化为社会行为反应所必需的,而且其自身也足以驱动这一过程,确立了 MeApv 在社会信息处理中的双重作用——即必要性和充分性。
适当的社会行为构成社会网络的基础,而社会网络对于人类及其他动物的生存和健康至关重要。有效的社会互动依赖于识别和辨别同种个体信号的能力,从而引导包括攻击、回避、合作和交配在内的复杂行为。与社会相关的信息——包括性别、繁殖状态、个体身份、社会等级以及健康状况——由不同的感觉系统进行编码。
在人类中,视觉线索(如面部特征和身体姿态)以及听觉线索(如声音特征)对于社会行为至关重要。而在啮齿动物中,社会行为的启动主要依赖于嗅觉信号,这些信号通过信息素传递繁殖状态、支配地位和熟悉程度等信息。
近期在啮齿动物中的研究表明,大脑通过专门的神经回路处理社会性嗅觉信息,这些回路不同于处理非社会信息的神经回路。与食物和环境相关的非社会性信息主要由主嗅觉系统(main olfactory system)处理,该系统包括主嗅上皮(main olfactory epithelium)和主嗅球(main olfactory bulb,MOB)。
相比之下,社会性嗅觉信号同时激活主嗅觉系统和副嗅觉系统(accessory olfactory system),两者的信息最终汇聚至更高级的脑区,例如内侧杏仁核(medial amygdala,MeA)、腹内侧下丘脑(ventromedial hypothalamus)以及终纹床核(bed nucleus of the stria terminalis)。
图1.MeApv VGluT2神经元的光遗传沉默损害了社会歧视(摘自Science Advances)
在结构上,作为杏仁核复合体(amygdalar complex)的一个亚区,MeA 由前腹侧核(anteroventral nucleus,MeAav)、前背侧核(anterodorsal nucleus,MeAad)、后腹侧核(posteroventral nucleus,MeApv)和后背侧核(posterodorsal nucleus,MeApd)组成。
从功能上看,MeA 是来自两种嗅觉系统化学感觉信息整合的关键脑区。在主嗅觉系统中,感觉输入由主嗅球传递至嗅觉杏仁核(olfactory amygdala)、梨状皮层(piriform cortex)以及前皮层核和后外侧皮层核,随后投射至 MeA。在副嗅觉系统中,犁鼻器信息(vomeronasal information)经由副嗅球(accessory olfactory bulb,AOB)传递至特定 MeA 区域以及后内侧皮层核(posteromedial cortical nucleus)。
逆行标记研究表明,MeAad、MeAav 和 MeApv 接受来自主嗅球的直接输入,而 MeApd 则主要接受副嗅球的神经支配。尽管 MeA 在处理社会性嗅觉信号中发挥核心作用,但其如何将社会性气味信息转化为具有行为学意义的输出,其精确机制仍不清楚。
在本研究中,作者探讨了后部 MeA,特别是 MeApv 回路如何调控对同种个体信号的社会行为反应。研究发现,MeApv 中囊泡型谷氨酸转运蛋白2(vesicular glutamate transporter 2,VGluT2)阳性神经元可被社会相关气味选择性激活。利用光遗传学抑制这些神经元,或激活谷氨酸脱羧酶2(glutamate decarboxylase 2,Gad2)阳性神经元,均会损害依赖气味的社会行为。
通过微型内窥镜钙成像(microendoscopic calcium imaging)以及活动依赖性标记结合光遗传学方法,作者进一步鉴定出一类 MeApv VGluT2 阳性神经元亚群,其能够编码同种个体的身份信息。这些神经元的活动对于调控社会行为既是必需的,也是充分的。
参考消息:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady9830