Nature | 雌鼠亲代照顾与攻击行为切换的神经机制

撰文 |Sure

动物在遇到同种个体时，必须做出一系列社会行为决策。这种社会决策过去被认为主要依赖外界感知信息，例如对方的性别、年龄、社会地位等。然而，动物自身的内部生理状态（如饥饿、压力水平、性激素状态）也会对社会行为产生深刻影响【1-3】。以雌性小鼠为例，当它们遇到幼崽时，可能展现出完全相反的行为：要么温和地进行亲代照顾，要么出现攻击性行为。这种现象提示，内部状态与社会线索的整合决定行为输出。此前的研究已经比较清楚地了解某些单一状态对行为的影响，比如饥饿状态激活AgRP 神经元 （位于弓状核 Arc），促进进食行为【4,5】；性激素水平则调节繁殖与亲代行为。但现实中，动物同时处于多个状态，比如饥饿+特定 发 情周期【6】。这种状态组合的整合机制尚不清楚。

近日， 来自 英国 弗朗西斯-克里克研究所 的 Johannes Kohl 课题组 在 Nature 上 发表了论文 Integration of hunger and hormonal state gates infant-directed aggression 。 本研究 揭示 雌性小鼠在遇到幼崽时的社会行为决策取决于饥饿状态与 发 情周期信号在HCN 通道 上的整合，两者通过MPOA神经元调控行为的切换 。

本研究以雌性处女小鼠遇到幼崽时的行为转变为模型，探讨饥饿和 发 情周期这两种状态如何在大脑内整合，进而驱动从亲代照顾向攻击行为的转变。研究者首先建立了一个基础行为模型，观察饥饿如何影响雌性小鼠在遇到幼崽时的行为表现。重点考察禁食不同时间后小鼠是否更容易由照顾转向攻击。 研究发现， 禁食3小时后，攻击幼崽的小鼠比例明显升高，攻击潜伏期缩短；重新进食可逆转这一效应。特异性激活 Arc AgRP 神经元（即便不禁食）也能诱导幼崽攻击；抑制这些神经元则可减少饥饿诱导的攻击。 进一步分析发现， Arc AgRP →MPOA （ medial preoptic area ） 投射是触发攻击行为的关键通路；其他通路（如 PVH、LPOA）不具备同样效果。 这些结果告诉我们，饥饿状态可以通过 ArcAgRP→MPOA 通路驱动亲代照顾行为向攻击行为的转变。

在作者建立的饥饿行为模型中，他们发现并 非所有饥饿小鼠都会变得具有攻击性，攻击率约为60%，提示存在另一个调节因素。 发 情周期与雌性小鼠的社会和生殖行为密切相关，可能决定大脑是否对饥饿信号敏感或具备切换条件。因此研究者进一步探讨了 发 情周期这一第二个内部状态是否决定攻击行为的发生概率。 研究发现，雌性小鼠 攻击率随 发 情周期波动，黄体期最高（70%）， 发 情期最低（32%） ； 攻击率与孕酮/雌二醇比例正相关，而不是激素绝对值 。分子层面，作者发现 在MPOA中敲除ESR1（雌激素受体）可提高攻击率，敲除PGR（孕激素受体）则降低攻击率 。他们还发现发 情周期调节的是攻击行为切换的概率，而非饥饿或进食本身。 这些结果提示，发情周期通过激素受体调节MPOA的状态，设定饥饿信号能否诱发攻击的阈值。

饥饿和 发 情周期分别通过Arc AgRP 神经元与激素信号影响MPOA，但它们必须在某个节点汇合，才能实现二元信号整合 向 单一行为输出。 因此，文章的最后作者 关注两种状态信号如何在神经元水平整合。 研究人员发现， 饥饿状态降低MPOA神经元兴奋性，增加静默比例 ， 这种变化与HCN （ Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide–gated , 超极化激活环核苷酸门控通道 ） 电流减弱相关 。 Arc AgRP 神经元释放 Neuropeptide Y（NPY）抑制 HCN 通道，降低兴奋性 。发 情周期 则 调节 HCN 通道的数量：黄体期HCN 通道 少， 容易被抑制； 发 情期HCN 通道多 ， 不易被抑制。 当 饥饿+高孕酮/雌二醇 值 同时存在时，HCN 通道被有效抑制，MPOA 神经元沉默，小鼠才进入攻击状态 。至此，作者为我们展示了 HCN通道 作为 饥饿与激素信号的整合节点，决定 MPOA 神经元兴奋性，进而控制行为状态的 调控机制 。

总的来说，本研究揭示了动物在社会决策过程中，多种内部状态如何在大脑中被整合。饥饿通过Arc AgRP →MPOA通路驱动行为倾向， 发 情周期通过激素受体设定行为阈值，两者在MPOA神经元的HCN通道上实现功能整合。只有当饥饿与激素状态匹配时，MPOA神经元沉默，小鼠才由亲代 照顾 行为转变为攻击幼崽行为。这一工作为理解复杂行为背后的状态整合神经机制提供了重要范例。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09651-2

制版人： 十一

参考文献

1. Inoue, S. et al. Periodic remodeling in a neural circuit governs timing of female sexual behavior.Cell179, 1393–1408 (2019).

2. Burnett, C. J. et al. Need-based prioritization of behavior.eLife8, e44527 (2019).

3. Ammari, R. et al. Hormone-mediated neural remodeling orchestrates parenting onset during pregnancy.Science382, 76–81 (2023).

4. Flavell, S. W., Gogolla, N., Lovett-Barron, M. & Zelikowsky, M. The emergence and influence of internal states.Neuron110, 2545–2570 (2022).

5. Aponte, Y., Atasoy, D. & Sternson, S. M. AGRP neurons are sufficient to orchestrate feeding behavior rapidly and without training.Nat. Neurosci.14, 351–355 (2011).

6. Flavell, S. W., Gogolla, N., Lovett-Barron, M. & Zelikowsky, M. The emergence and influence of internal states.Neuron110, 2545–2570 (2022).

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