腹侧被盖区多巴胺神经元被招募参与雄性交配动作的发生
Acute Recruitment of VTA Dopamine Neurons by mPOA Esr1+ Neurons to Facilitate Consummatory Male Mating Actions
焦卓磊1,2 • 章敏1 • 吴亚楠1 • 李帅帅1,2 • 高梦桐1 • 张雯1 • 许晓鸿1,2
1中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心，上海 200031，中国
2中国科学院大学，北京 100049，中国
第一作者：焦卓磊
通讯作者：许晓鸿
雄性求偶行为对物种的繁衍至关重要，一般可以分为最初两性之间的社交互动和随后以一定概率发生的复杂且刻板的交配行为，包括骑跨、插入和射精等动作。先前的研究表明，位于下丘脑的内侧前视区（mPOA）中的Esr1+神经元在控制雄性小鼠的交配行为中起关键作用，通过光遗传学的方式激活或者抑制mPOA Esr1+神经元可以启动或者抑制雄性交配动作的发生。而间接证据表明，位于mPOA Esr1+神经元下游的腹侧被盖区（VTA）在调控雄性交配行为的中可能也发挥重要作用。对VTA的电刺激可以显著缩短雄性小鼠交配行为的潜伏期，而在雄性交配行为过程中伏隔核的多巴胺释放明显增加。这些结果提示VTA多巴胺神经元（DA神经元）可能参与调控雄性交配行为的发生。
为了探究VTA DA神经元在雄性交配行为中的具体作用，研究团队采用光纤记录和光遗传学方法，实时记录和抑制了VTA DA神经元在交配行为中的活动。结果显示，雌鼠的刺激可以显著的抬升VTA DA神经元的基础活动，且在交配动作的发生过程中，VTA DA神经元的神经活动会先于动作的起始进一步提高。而光遗传学抑制VTA DA神经元活动不仅会显著的抑制雄性小鼠的交配动作，还会降低雄性小鼠与雌鼠之间前期的社交互动。
随后，研究人员利用光遗传结合光纤记录的方式验证明，激活mPOA Esr1+这群主要是抑制性的神经元，可以显著地实时地激活VTA DA神经元，表明两者之间存在功能上的正向联接。于此同时，光纤记录表明，投射到VTA的mPOA Esr1+神经元在雄性交配行为发生时有先于VTA DA神经元活动的活动发生。而抑制mPOA Esr1+ 神经元在VTA 的神经末梢，一样可以抑制雄性求偶动作的发生，却不影响雄鼠与雌鼠之间的社交互动。
这些结果表明，在雄性交配行为发生时，mPOA Esr1+ 神经元招募并激活VTA DA进而促进交配行为的启动，提示VTA DA 神经元以及下丘脑到VTA的投射在将动机状态转换为具体行为中的重要作用。同时，位于mPOA之外甚至下丘脑之外的区域可能调节VTA DA神经元在面对雌鼠时的基础活动升高，并促进社交互动。因此，除了现有文献强调的多巴胺在编码刺激显著性、奖励和社会动机中的重要作用外，VTA DA神经元在本能行为启动中也发挥着关键作用。
图1 VTA DA神经元在雄性交配期间被激活，并且在雄性交配行为中是必须的。A 病毒策略示意图，用于记录雄性交配期间VTA DA神经元的活动。B 行为发生时ΔF/F 值平均值，“0”时间点表示行为的开始，阴影区域表示标准误差(S.E.M.)。C 病毒策略示意图，用于VTA DA神经元的光遗传抑制。D 在给光照和非给光的实验中，不同行为发生的总时间。*P P
图2 VTA DA神经元被mPOA Esr1+神经元招募以参与雄性交配动作的发生。A 病毒策略示意图，通过光遗传刺激mPOA Esr1+神经元，同时记录VTA DA神经元的活动。B-C 在光遗传刺激mPOA Esr1+神经元前、期间和之后，GCamp6s和EYFP雄性小鼠的VTA DA神经元ΔF/F值的平均轨迹(B)和量化结果(C)。黄色线框表示光刺激期，“0”时间点表示光刺激时间的开始，阴影区域表示标准误差(S.E.M.)。D 病毒策略示意图，用于mPOA Esr1+投射到VTA的光遗传抑制。E 在给光照和非给光的实验中，不同行为发生的总时间。*P P
关键词：腹侧被盖区；多巴胺神经元；内侧视前区；雌激素受体 (Esr1)；雄性交配行为
