为什么我们总能认出熟人？Toru Takumi团队揭示PV中间神经元调控社交熟悉度与情绪识别机制

社会性动物通过与同伴合作互动来繁衍和生存。当两个个体相遇时，它们会通过识别、靠近和相互打量来交流，并根据熟悉程度、情绪等情境灵活调整互动方式。这一过程依赖于大脑多个区域构成的复杂网络。其中，岛叶皮层（IC）近年来备受关注。它是一个多功能脑区，负责处理社交信息、味觉、疼痛和身体内部感觉等。研究表明，岛叶参与社交记忆、决策和共情等多种社会行为。尤其在无颗粒岛叶（aIC）中已发现一类锥体神经元能编码社交探索的信息。但这些“社交细胞”如何被局部抑制性神经元调控，从而影响对社交对象的选择和行为，目前仍不清楚。

基于此，2025年8月26日，神户大学医学院生理学与细胞生物学系Toru Takumi研究团队在Cell Reports杂志发表了“Parvalbumin interneurons in the insular cortex control social familiarity and emotion recognition”揭示了岛叶皮层中的PV中间神经元控制社交熟悉度和情绪识别。

通过细胞类型特异性的微型内窥镜钙成像和化学遗传学方法对神经元活动进行操控，作者发现aIC中的PV阳性中间神经元（PVINs）在调控社交熟悉度和情绪识别中起着关键作用。与锥体神经元（PNs）类似，特定亚群的PVINs在同伴互动期间表现出活动增加。抑制PVINs会导致个体无法失去对熟悉同伴的偏好并阻碍其与处于应激状态个体互动的增加。作者的研究结果表明，PVINs通过在局部调节aIC中单个锥体神经元的社交偏好，从而对社交情绪行为和社交信息编码提供情境依赖性的控制。

图一 aIC中PVINs的社交活动开启和关闭

为了探究aIC中PVINs在社交行为中的作用，作者首先使用微型内窥镜钙成像技术在小鼠进行巢穴测试期间评估了它们的活动。

一只雄性实验小鼠佩戴了头部固定的荧光显微镜，先允许其在空的巢穴中自由探索4分钟，接着与一个新物体互动4分钟，然后再与另一只新的雄性小鼠在巢穴中互动4分钟。作者利用GCaMP6f标记了aIC中的PVINs，实验小鼠与新小鼠的互动总时长、互动次数以及每次互动的平均时长均显著长于与新物体的互动。作者的研究发现，16.5%的成像PVINs表现出与和新同类互动强烈相关的活动，被归类为“社交开启”细胞。相比之下，仅有0.9%的细胞在社交互动期间活动减少，因此被识别为社交关闭细胞。在社交互动期，社交开启细胞的事件发生率显著高于其他时期，而社交关闭细胞在社交期的活动则明显降低。此外，个体小鼠在社交互动中花费的时间与社交开启细胞的比例之间没有相关性。

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图二 PVINs在LC测试期间的社交细胞活动

为了进一步研究aIC中PVINs与社交互动相关活动的特性，作者记录了它们在LC测试期间的活动。在该测试中，实验小鼠经历了以下三个阶段：在LC两端的两个隔间中分别放置一只新的雄性同类（社交刺激）和一个无生命的物体（非社交刺激）。将实验小鼠放置在中间隔间，测量其对两个隔间中刺激物的偏好，持续4分钟。第一阶段，两个刺激隔间均无任何刺激物（对照阶段）。第二阶段，非社交刺激物和社交刺激物分别放置在左侧和右侧隔间（S1阶段）。最后一个阶段，交换物体和小鼠的位置（S2阶段）。

在对照阶段，实验小鼠探索左侧空隔间和右侧空隔间的时长相似。然而，在S1阶段，它们在包含社交刺激物的右侧隔间花费的时间明显多于包含物体的左侧隔间。当社交和非社交刺激物的位置互换后，在S2阶段对包含社交刺激物的左侧隔间的偏好降低，这表明小鼠对社交刺激物产生了熟悉感。

作者观察到在不同阶段探索各个隔间时，被激活的PVINs比例不同。由于社交关闭细胞比例极低，后续分析聚焦于社交开启细胞。在探索含社交或非社交刺激物的隔间时被特异性激活的细胞（如S1阶段的RSOC-ON、S2阶段的LSOC-ON等），其在对应探索期间的激活率显著更高。尽管对照阶段激活的细胞比例均较低，但S1阶段RSOC-ON细胞比例显著高于LOBJ-ON，S2阶段LSOC-ON也显著高于ROBJ-ON，表明社交刺激更易激活特定细胞。对同一PVINs群体的追踪显示，社交表征高度动态：仅5个细胞在S1和S2阶段均被识别为社交开启，与随机水平无异。大多数S1阶段的RSOC-ON细胞（92.6%）来源于对照阶段未被激活的“其他细胞”，且“其他细胞”向RSOC-ON的转换率（12.0%）远高于向LOBJ-ON的转换率（2.2%）。S2阶段同样，多数LSOC-ON细胞源于S1阶段的“其他细胞”且向社交开启的转换更占优势。综上，PVINs对社交的编码是动态且非稳定的，每个阶段的社交开启细胞主要来源于此前未特异激活的神经元，且社交刺激更倾向于驱动这些细胞向社交响应状态转换。

图三 PVINs在ER测试中的活动

研究表明，人类的IC在疼痛共情中起着关键作用。此外，越来越多的证据表明，岛叶皮层在啮齿类动物的情绪调节和安慰行为中也发挥着关键作用。

为了探究aIC中的PVINs是否编码了关于识别其他个体负面情绪（情绪识别，ER）的信息，作者监测了PVINs在ER测试期间的活动。该测试通过观察小鼠与处于应激状态（ST）的同类互动的倾向性是否高于与非应激状态（NST）同类的互动，来评估小鼠识别同类应激情绪的能力。

尽管与异体理毛行为不同，实验中存在隔板阻止了实验小鼠与应激目标小鼠之间的直接身体接触，但实验阶段中与应激小鼠互动的增加，很可能反映了小鼠安慰行为的一个关键要素。在第一阶段（S1），将两只新的小鼠分别引入左右隔间，同时对实验小鼠在中间隔间探索4分钟期间的aIC中PVINs活动进行成像。随后，右侧隔间中的刺激小鼠经历3分钟的强迫游泳，之后返回右侧隔间进行第二阶段（S2）。在S1阶段，小鼠在两个隔间的社交互动时长相似，但在S2阶段，与左侧隔间相比，右侧隔间的互动时间显著增加。这一发现表明，实验小鼠能够区分两只目标小鼠的情绪状态，花费更多时间探索与处于应激状态同类所在的隔间。

为了验证这一点，作者进行了另一项实验，让右侧隔间的目标小鼠经历1分钟的短暂强迫游泳。在这种情况下，实验小鼠在S2阶段并未表现出对轻微应激小鼠的偏好。为了进一步评估不同应激强度引发的情绪差异，测量了经历3分钟强迫游泳、1分钟强迫游泳和未经历强迫游泳的小鼠在开阔场地中的活动。经历3分钟强迫游泳的小鼠在开阔场地的活动量显著低于经历1分钟强迫游泳或未经历强迫游泳的小鼠，而经历1分钟强迫游泳的小鼠活动量仅轻微下降，这表明这两组小鼠在行为上存在质的差异。

作者的实验范式引发了一个问题：情绪辨别是否仅发生在熟悉的目标小鼠身上？为了澄清这一点，对陌生小鼠施加了强迫游泳应激，然后进行辨别测试。在这个实验中，与应激和非应激小鼠互动的时间相当，这表明情绪辨别需要对目标小鼠的熟悉度。对微型内窥镜钙成像数据的分析显示，在探索有应激和非应激小鼠的隔间时，被激活的PVINs比例不同。在施加应激前，被右侧非应激小鼠激活的细胞（RNST-ON）和被左侧非应激小鼠激活的细胞（LNST-ON）的比例没有显著差异。然而，在对右侧隔间的小鼠施加强迫游泳应激后，S2阶段被右侧应激小鼠激活的细胞（RST-ON）的比例显著高于被左侧非应激小鼠激活的细胞（LNST-ON）。分析细胞类型从S1到S2的功能转换发现，S1阶段21.2%的RNST-ON细胞和12.7%的LNST-ON细胞在S2阶段转变为RST-ON细胞。相反，S1阶段4.5%的RNST-ON细胞和11.3%的LNST-ON细胞在S2阶段转变为LNST-ON细胞。这表明，由强迫游泳应激产生的情绪导致PVINs对处于应激状态同类的选择性发生了显著转变。

图四 全文摘要图

总结

采用微型内窥镜钙成像和化学遗传学操控技术，揭示了无颗粒岛叶皮层中PVINs的关键作用。这些神经元通过动态调节锥体神经元的活动，影响对社交熟悉度和情绪识别的处理，从而实现对社会情绪行为的上下文依赖性调控。

文章来源

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.116085

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