研究人员发现一组根据生殖周期影响雌性接受或拒绝交配尝试的脑细胞

前 VMH 中的孕酮敏感神经元会根据女性的生育能力驱动其性排斥。这一发现揭示了大脑对生殖行为的调节。

雌性哺乳动物，如啮齿动物，通常只在生育期接受交配尝试，并在此期之外主动拒绝雄性。尽管控制性接受性的大脑区域已被充分研究，但主动排斥的潜在机制仍不太清楚。

“性排斥不仅仅是缺乏接受性，而是一种主动行为，”资深作者、CF 神经行为学实验室负责人 Susana Lima 解释道。 “雌性会表现出防御行为，比如逃跑、踢或拳击雄性。我们想了解大脑如何在这两种截然不同的行为状态之间切换。”

他们研究的核心是腹内侧下丘脑 (VMH)，这是一个进化古老的大脑区域，控制着包括人类在内的所有物种的社交和性行为。“我们怀疑 VMH 可能容纳了一组专门用于拒绝的细胞，这是基于之前的低分辨率成像实验，这些实验显示 VMH 在接受和拒绝雄性求爱时都会活跃，”Lima 说。

该团队专注于前 VMH，这是一个较少探索的区域，特别是对激素黄体酮有反应的细胞，这种激素在整个生殖周期中都会波动。“这些神经元非常适合研究女性大脑在周期中如何在接受和拒绝之间切换，”第一作者 Nicolas Gutierrez-Castellanos 指出。

“了解这种翻转让我们能够洞察大脑如何整合来自环境和身体的信号来塑造行为，”Gutierrez-Castellanos 继续说道。“这是一个引人注目的例子，说明同样的刺激（在本例中是一只渴望的雄性）可以引发完全相反的行为，这取决于雌性的内部状态。”

通过光纤光度法等先进技术（通过测量钙信号来跟踪实时大脑活动），研究人员观察了接受和非接受雌性小鼠在与雄性互动过程中这些孕酮敏感神经元的行为。结果令人震惊：前 VMH 神经元在非接受雌性中变得高度活跃，与踢腿和拳击等防御行为相关，但在接受雌性中则不那么活跃。

前腹内侧下丘脑 (VMH，蓝线) 中的神经元示例。研究人员使用一种名为“解笼”的技术发现，在生殖周期的生育期，该神经元中心附近的抑制信号（黄色方块）更强。这些细胞活性降低会促进交配行为。图片来源：Nicolas Gutierrez-Castellanos，利马实验室，Champalimaud 基金会

“看来，VMH 前部的孕酮反应神经元充当了性排斥的守门人，”共同第一作者 Basma Husain 说。“当雌性处于生育期之外时，这些神经元会变得高度活跃，从而引发排斥。但在生育期间，它们的活性会降低，从而允许交配发生。”

这些神经元如何根据生育能力开启或关闭？为了进行研究，研究小组进行了电生理学实验，测量了脑切片中孕酮反应神经元的活动。“我们发现，在非接受性雌性中，这些神经元接收到更多的兴奋信号，使它们更容易被激活”，Gutierrez-Castellanos 解释道。“在接受性雌性中，它们接收到更多的抑制信号，从而降低了它们发射的可能性。这证明了下丘脑和大脑中的神经连接是多么的适应性和灵活性。”

“前 VMH 中孕酮反应神经元的活动水平和兴奋/抑制平衡强烈表明它们在性排斥中的作用，”Husain 说。“为了证实这一点，我们使用光遗传学选择性地用光激活这些神经元。”事实上，在生育期人工刺激它们会诱发踢腿和拳击等排斥行为。 “这就像按下开关一样——即使雌性具有生育能力，它们也会表现得像没有生育能力一样。”

相反，用化学药物抑制非接受性雌性的这些神经元会减少排斥行为，但有趣的是，这并没有使它们完全接受——这表明两种不同的神经元群，一种控制排斥，另一种控制接受性，协同工作以根据雌性的内部状态产生适当的行为。

“这种设置为大脑提供了两个‘旋钮’来调整，”利马解释说。“这是大脑平衡这些行为的一种更有效、更强大的方法，确保在最有可能受孕时交配，同时最大限度地降低交配的风险和成本，例如接触捕食者或疾病。”

侯赛因补充道，“这种双重系统可能增加了大脑对性行为调节的灵活性。性不是确定性的。即使在接受阶段，雌性仍可能拒绝雄性，因此利用两组神经元的能力可能允许更细微和动态的行为。”

值得注意的是，这些发现与最近的研究一致，该研究表明，驱动性接受性的后 VMH 中的孕酮反应神经元会经历类似的周期依赖性变化，但方向相反 - 在生育期活跃，而在生育期之外不活跃。

“VMH 存在于人类中，可能发挥类似的作用”，Lima 指出。“最近在小鼠模型中的研究表明，VMH 在多囊卵巢综合征等病理条件下会发生变化。此外，在发育过程中对雌性小鼠进行社会隔离可能会导致性接受能力降低，大脑同一区域也会发生变化，这强调了 VMH 的临床相关性。”

“我们才刚刚开始了解大脑内部线路如何协调社交行为，”Lima 总结道。 “还有很多东西需要学习，但这些发现让我们更接近于理解神经机制和内部状态如何推动复杂的社会互动，从性行为到攻击行为等等。”

编译自/ScitechDaily