同一大脑回路，雌雄反应大不同！Cell 揭秘调控交配行为的 “性别开关”

在具有社会结构的动物中，繁殖驱动力是一个复杂的过程——它由大脑精密调控，既受体内激素等内部信号的影响，也被与潜在伴侣的互动等外部因素所左右。长期以来，前额叶皮层（PFC）被认为是这一过程的核心枢纽，这个位于额头后方的脑区掌控着社会行为的方方面面。

近日，发表在《细胞》杂志上的一项研究中，由美国洛克菲勒大学 Nathaniel Heintz 领衔的团队，揭开了前额叶皮层一个亚区域调控小鼠繁殖行为的神秘机制：一条由激素 “激活” 的神经回路，能精准控制雌性小鼠何时、如何主动寻求与雄性交配。更有趣的是，雄性小鼠也拥有这条回路，但它的激活却会抑制交配欲望——同一套神经硬件，因性别和激素状态不同，竟能产生截然相反的行为输出。

研究的起点，源于对“爱情激素”催产素的探索。2014 年，Heintz 团队首次在内侧前额叶皮层（mPFC）发现了一类特殊神经元——催产素受体表达神经元（OxtrINs）。这类细胞对催产素敏感，而催产素是一种与亲密关系（包括母婴 bonding、社交连接、浪漫依恋）密切相关的激素。

进一步研究发现，OxtrINs 形成的神经回路在雌性小鼠中能促进交配接受度，但仅在发情期（生育能力旺盛的时期）起作用；而在雄性小鼠中，它的功能却大相径庭 ——2016 年的研究显示，激活 OxtrINs 会减少雄性的焦虑行为，却对雌性的焦虑水平毫无影响，反而让雌性更偏爱与雄性互动。

这些发现指向一个关键问题：mPFC 如何感知体内激素变化，并灵活调控社交行为？为解答这一问题，研究团队将目光聚焦于mPFC 的第 5 层——这一层负责向大脑其他区域传递信号。他们在这里锁定了一类表达 Cacna1h 基因的神经元，这类神经元能生成钙通道（神经元传递电信号的 “开关”），并与下丘脑前核（AHN）形成连接。

下丘脑是大脑中调控饥饿、口渴、睡眠等基础需求的 “古老中枢”，而 AHN 区域尤其与性行为密切相关。这条 “mPFC 第 5 层 Cacna1h+ 神经元→AHN” 的回路，正是调控繁殖行为的核心通道。

性别与激素

研究团队通过光遗传学、钙成像等技术，实时监测了小鼠在完整发情周期（相当于人类月经周期）中与异性互动时的神经活动，发现了惊人的性别差异：

雌性小鼠：发情期时，卵巢激素水平飙升，会显著上调 Cacna1h 基因的表达。此时，Cacna1h+ 神经元对雄性线索（如气味、行为）的响应增强，钙信号活动激增。表现为雌性主动寻求与雄性互动的时间增加 47%，对雄性追求的拒绝率降低，交配接受度（如脊柱前凸反应）显著提高。若人为抑制这些神经元，即使处于发情期，雌性也会完全失去对雄性的兴趣；反之，在非发情期激活它们，雌性会表现出发情期特有的交配行为。

雄性小鼠：Cacna1h+ 神经元的作用则完全相反。抑制这些神经元时，雄性对雌性的兴趣显著提升，交配潜伏期缩短 30%（更快发起交配）；而激活它们时，雄性的交配行为会被明显抑制，对雌性的互动时间减少。

机制揭秘

这条回路的“双向调控”能力，源于激素与神经信号的精密配合：

1. 激素的 “启动” 作用：雌性发情期，卵巢激素（如雌激素、孕酮）会结合 Cacna1h 基因启动子区域的受体，直接上调其表达，增加钙通道数量 —— 这让神经元对信号更敏感。

2. 催产素的 “调节” 作用：当雌性与雄性互动时，大脑释放催产素，激活 OxtrINs，短暂抑制 Cacna1h+ 神经元（使其超极化）。而 Cacna1h 编码的钙通道在超极化后会快速 “反弹激活”，产生更强的电信号，最终通过 AHN 区域触发交配行为。

3. 性别差异的根源：雄性体内的睾酮可能通过表观遗传等方式改变了 Cacna1h+ 神经元的功能，使其对催产素和社交线索的响应模式与雌性完全相反。

小结

这项研究不仅揭示了繁殖行为的神经调控机制，更为理解 “性别二态性” 提供了新视角 —— 即使神经回路的结构相同，激素和性别因素也能塑造出截然不同的功能。

研究团队指出，这一发现或能解释人类中某些性别特异性的行为差异：例如，女性的性动机可能更易受激素周期影响，而男性的相关行为调控机制可能与此不同。未来，针对 Cacna1h 基因或钙通道的干预，或许能为治疗性别特异性的社交障碍（如性唤起障碍）提供新靶点。

下一步，研究人员计划探索睾酮如何影响雄性小鼠的这一回路，以及该机制在人类大脑中是否存在相似模式。毕竟，藏在大脑深处的 “性别开关”，可能还隐藏着更多关于行为、情感与健康的秘密。

参考文献：

Yuping Wang et al, Integrating reproductive states and social cues in the control of sociosexual behaviors, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.04.035.

This brain circuit drives the urge to mate. Except when it doesn't
https://phys.org/news/2025-07-brain-circuit-urge-doesnt.html

撰文 | 生物谷

编辑 | 木白

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