UCLA洪暐哲团队连续发表Cell、Nature、Nat Neurosci和Neuron

UCLA洪暐哲团队连续发表Cell、Nature、Nat Neurosci和Neuron

2019年-2021年，UCLA洪暐哲团队连续在Cell、Nature、Nat Neurosci和Neuron等期刊发表神经科学相关的研究成果。

Brainnews编辑部汇总了部分介绍，一起来学习！

神经系统如何编码和调控社会行为中的复杂信息处理和决策一直是脑科学领域的一个重要问题。亲社会行为(prosocial behavior)是社会性动物（包括人类）所能表现出的最复杂的行为之一，是促进人类及其他社会性动物在进化上的成功的关键因素之一。在人类社会中，人们常常做出亲社会行为，例如帮助，安慰，分享，捐赠，合作，甚至自我牺牲等有益于他人或社会的行为。

亲社会行为并不仅限于人类，其他社会性动物也能表现出帮助，安慰，分享等类似的行为，从而给予种群内其他个体精神及物质上的支持。但是，亲社会行为是如何发生，以及它在神经网络中的编码和调控的神经生物学机制还并不清楚。

北京时间2021年10月13日晚23时，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）洪暐哲教授研究团队（第一作者为Ye Emily Wu和James Dang）在Nature杂志发表了题为“Neural control of affiliative touch in prosocial interaction”的最新研究成果。

这一工作对小鼠中的亲社会行为进行了深入的研究，并揭示了大脑中编码和控制这种行为的重要神经生物学机制。

在这项新的研究中，作者们发现小鼠在同伴受到刺激(stressor)后会对同伴产生安慰行为。这种安慰行为在动物界广泛存在，例如人类中的轻拍、抚摸和拥抱，以及动物中（例如猫和狗）的相互梳理行为(allogrooming behavior)。作者们发现，在小鼠中，当同伴经历了引起焦虑的刺激以后，小鼠对同伴的allogrooming行为会显著增加。这种行为能够由受到刺激的同伴产生的气味信号所触发。重要的是，这种安慰行为能够降低同伴的焦虑水平。这些结果表明，小鼠中存在以allogrooming为形式的安慰行为。

作者们进一步研究了大脑如何编码来自于其他个体的信息从而做出安慰行为的决定。他们利用微型荧光显微技术(miniaturized microendoscopic imaging)记录了Medial Amygdala脑区(MeA)的神经信号。MeA是嗅觉系统下游一个重要的介导社会行为的脑区。作者们特别研究了这个脑区的神经元在小鼠与正常或焦虑的同类互动时产生的神经信号。作者们发现，MeA的神经信号能够区分正常和焦虑的同类，并且会被焦虑的同类更大程度的激活。进一步的分析还发现，MeA的神经元活动能够编码在与焦虑同类的互动中出现的安慰行为(allogrooming behavior)。

为了进一步揭示MeA在调控allogrooming 行为中的功能，作者们运用光遗传学和光纤记录等技术对MeA中的多个神经元亚型进行了深入的研究。他们发现，MeA中一个特异的神经元亚型（表达神经肽Tac1的抑制性神经元）在控制allogrooming行为中起关键的作用。作者们发现这些神经元在小鼠表现出allogrooming行为的时候被激活。通过光遗传学抑制这些神经元会导致allogrooming行为显著减少，而激活这些神经元则能导致allogrooming行为的产生。

通过正向示踪技术，作者们发现这些神经元投射到中部视前区（MPOA）。通过对这一投射的光遗传激活实验，作者们进一步证实了这条从MeA到MPOA的神经环路能促进allogrooming行为的产生。

这项工作深入地分析了小鼠中的亲社会行为行为，揭示了这种行为在MeA中的神经编码方式，并发现了大脑中控制这一行为的一种全新的神经环路机制。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03962-w

北京时间2021年4月5日晚23时，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）洪暐哲（Weizhe Hong）教授团队（第一作者为胡荣峰博士）在Nature Neuroscience杂志发表论文——“An amygdala-to-hypothalamus circuit for social reward”。

大脑中的神经网络如何编码和调控动物的社会行为一直是脑科学的重要研究领域之一。社会行为是社会性动物（包括人类）所能表现出的最复杂的行为之一，对动物生存和健康至关重要。在社会行为中，大脑必须通过处理社会和非社会信息，做出正确的行为判断。在包括人类在内的社会性动物中，参与社会行为是具有奖赏性的（Social Reward）。这种奖赏信息的处理失常是许多诸如自闭症、抑郁症和精神分裂症等精神疾病的显著性特征。但是，对大脑是如何控制社会行为的奖赏性，我们还知之甚少。

积极的社会行为可以降低或缓解厌恶或焦虑情绪。但是，这种现象背后的神经机制，目前在很大程度上是不清楚的。作者们发现，激活MeA或MeA-to-MPOA环路所产生的奖赏，能够有效地帮助动物克服内在的厌恶或逃避行为（avoidance behavior）。

研究者优化了一套自动化的系统来定量化地测量小鼠的社会奖赏大小，首次发现并证实了MeA-to-MPOA通路在调控社会奖赏行为中的关键作用。这项研究促进了我们对社会行为在大脑中神经网络的编码和调控的理解，并为焦虑症、自闭症和抑郁症等精神性疾病的神经机制提供了新的思路。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41593-021-00828-2

2020年7月13日，加州大学洛杉矶分校（UCLA）洪暐哲教授的研究团队（共同第一作者为Lyle Kingsbury和黄山博士）在Neuron杂志发表了题为Cortical Representations of Conspecific Sex Shape Social Behavior的最新研究成果。

该研究通过微型荧光显微技术（Miniaturized Microendoscope），记录小鼠内侧前额叶皮层（mPFC）的上百个神经元在识别雄性和雌性信息时产生的神经信号。作者们发现，即使是在前额叶皮层这样处理高度复杂信息的神经网络，神经细胞也可以编码性别。这种对性别的神经编码在激发性神经元和抑制性神经元中都普遍存在，但是抑制性神经元比激发性神经元有更多的性别编码细胞。

更有趣的是，在雄性小鼠的前额叶皮层的神经网络中，编码雌性同伴的神经元比编码雄性同伴的神经元更多。这与我们在行为学实验里观察到的现象一致：雄性小鼠更多地与雌性小鼠互动。这让作者们猜想，前额叶皮层中编码性别的神经元活动也许能够在一定程度上参与小鼠间的行为决定。

洪暐哲教授的团队通过微型荧光显微技术和光遗传方法揭示了在大脑皮层识别和编码性别的神经机理，并发现皮层中编码性别的神经活动能够预测个体对不同性别的偏好。这些发现对研究和理解动物行为的神经网络有重要意义。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2020.06.020

2019年6月20日，加州大学洛杉矶分校（UCLA）的Weizhe Hong（洪暐哲）教授的研究组（第一作者为Lyle Kingsbury与Shan Huang）在Cell杂志发表了题为Correlated Neural Activity and Encoding of Behavior across Brains of Socially Interacting Animals 的最新研究成果。

该研究采用一种先进的微型可佩戴式荧光显微镜技术(Miniaturized Microendoscope)，能在不干扰行为的情况下，记录两只正在互动的小鼠脑内上百个神经元的神经信号。通过记录小鼠内侧前额叶皮层（mPFC）的几千个神经元在社会行为过程中的神经信号，作者们发现两只小鼠神经元的活动是同步的。这个发现和人类研究惊人的一致，因此说明社交互动的双方的神经信号同步性极有可能是一个在动物界普遍存在的现象，而并不仅限于大脑高度发达的灵长类。

洪暐哲团队首次发现了神经信号同步性在小鼠的社会行为中也存在，并率先揭示了大脑活动同步的单个神经元机制。基于社会行为在不同物种中普遍存在且高度一致，小鼠中发现的神经同步原理也会对人类的社会行为有所启发。此研究还为神经系统疾病提供了新的研究方向，可以让学者们从神经信号同步性的角度研究那些有社会行为障碍症状的神经发育疾病，包括自闭症，从而发现更有效的治疗方式。