Neuron | 浙江大学胡海岚院士/上海交通大学范郑晓团队揭示竞争动机的神经调控机制

2026年8月13日，浙江大学医学院胡海岚院士团队与上海交通大学医学院附属松江医院范郑晓研究员团队在《Neuron》杂志发表了一项关于竞争动机神经机制的研究，论文标题为“Status-dependent competition engagement via mesocortical pathway”。他们开发了名为“胜利迷宫”的行为学范式，让小鼠在经历竞争结果后自主决定是否再次参与竞争，并结合在体电生理记录、光纤多巴胺探针和光遗传学操控，揭示了背内侧前额叶皮层（dmPFC）的神经群体动态和中脑皮层多巴胺通路如何根据社会等级和性别差异调节竞争参与意愿。 上海交通大学医学院松江研究院范郑晓研究员为最后通讯作者，浙江大学脑科学与脑医学学院/双脑中心胡海岚院士为本文共同通讯作者；浙江大学脑科学与脑医学学院博士生金水木、上海交通大学医学院松江研究院博士生刘迎香、博士生王天奇、博士后单晓晓为本文的共同第一作者。

在胜利迷宫中，优势等级的雄性小鼠表现出强烈的再竞争倾向，连续四天测试中胜利选择比例从约50%上升至80%以上，并且这种偏好随时间持续增强。研究团队利用三状态隐马尔可夫模型分析行为序列后发现，优势雄性小鼠的状态转移矩阵明显偏向“胜利样”状态，胜利态概率在测试期间维持在0.6以上，而随机态和通道态的转移概率则相对较低。等级较低的雄性小鼠则呈现截然不同的模式，它们的行为状态约70%的概率集中在随机态，胜利态和通道态之间频繁转换，没有形成稳定的偏好结构。

雌性小鼠的行为模式与雄性完全不同。优势等级的雌性小鼠虽然同样能够在管测试中取胜，但它们在胜利迷宫中却表现出明显的竞争回避倾向，胜利选择比例从基线水平急剧下降到30%以下，并且累积胜利选择曲线的拟合参数显示其回避趋势非常迅速。隐马尔可夫模型的状态分析进一步确认，优势雌性小鼠的行为状态高度趋向于“通道样”状态，该状态的概率维持在0.7以上，而胜利态的概率则持续处于低位。控制实验排除了社交回避的可能性，而是一种性别特异性的行为策略。

研究团队在dmPFC植入多通道微电极阵列记录单神经元放电活动，分离出的推定锥体神经元中约15.7%在竞争推挤行为期间显著响应，21.6%在胜利结果呈现时被激活。他们采用递归切换线性动态系统模型对群体活动进行降维分析，发现胜利试次和通道试次的神经轨迹在潜在空间中均呈环状，但胜利试次的轨迹环面积显著大于通道试次，并且这种扩大主要源于出口至返回中央区这一时间窗口内群体活动的发散。动态时间规整距离计算显示，竞争条件下的神经轨迹在状态空间中与社交互动条件和纯通道条件可以明确分离。在连续胜利试次之间，dmPFC群体活动持续保持在竞争相关的潜在空间方向，研究团队定义了从通道态环中心指向胜利态环中心的“胜利方向向量”并将各时间点的活动投影到该向量上，发现胜利试次后的出口至返回时间段内投影值显著为正，而返回至进入下一试次的时间窗口中，胜利后再次选择胜利的试次比胜利后转为通道的试次表现出更高的投影值。

在多巴胺信号方面，研究团队使用gDA3m荧光探针结合光纤记录同步监测dmPFC和伏隔核核心区的多巴胺动态。优势雄性小鼠在胜利后dmPFC出现持续性多巴胺释放，信号曲线下面积较通道试次增加约两倍，并且该信号峰值在后续仍选择胜利的试次中显著高于后续转为通道的试次，而劣势雄性小鼠的胜利未能诱发任何脑区的多巴胺释放。时间分辨混合效应模型分析显示，试次间期的dmPFC多巴胺信号主要由先前试次类型贡献，试次后信号变化则由当前选择驱动。为验证因果关系，他们在DAT-Cre小鼠的腹侧被盖区多巴胺能神经元表达光遗传抑制蛋白，并在胜利出口至返回中央区的时间窗口进行双侧光刺激，这一操作彻底消除了优势雄性小鼠的胜利偏好，胜利选择比例回归基线水平，胜利态概率从0.65下降至0.35，且不影响社交互动时长或引起位置厌恶。dmPFC中D1R阳性神经元的选择性抑制同样复制了上述效果。相反，在劣势雄性小鼠中，腹侧被盖区至dmPFC通路的30赫兹簇状光激活显著提升了胜利选择比例，胜利态概率从约0.3上升至0.6，并且7只受试小鼠中有3只的社会等级排名出现提升，而5赫兹激活只产生部分效应。在优势雌性小鼠中，同一通路的30赫兹激活将通道态概率从0.7降至约0.5，消除了竞争回避行为，但并未像在劣势雄性中那样形成正向的胜利偏好。这些实验证据表明，中脑皮层多巴胺通路对竞争结果的编码受到社会等级和性别的双重调节，进而以双向方式控制个体在未来竞争情境中的参与决策。

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