味方か敵か!? ねずみはどのように恋愛や戦争をするかを決定する

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概要: 別のマウスの性別に関する嗅覚情報を脳内の意思決定に結び付ける神経回路は、攻撃性または愛情が表現されるかどうかに関する行動結果を決定します。

出典: カリフォルニア工科大学

散歩中にペットが出会う犬の所有者は、通常、すぐにスニッフィング調査が行われることに慣れています。 最初は、飼い主は自分の犬が喧嘩をしたり、遊んだり、お互いに乗ろうとしたりすることになるかどうかを判断できません。 犬の脳内で、他の犬に対してどのように行動するかを決定する何かが明らかに起こっていますが、何が起こっているのでしょうか?

カリフォルニア工科大学の新しい研究では、マウスを使ってこの問題を調べています。つまり、新しく出会った仲間のマウスのにおいを嗅いだオスのマウスは、どのようにして恋をするか戦争をするか、またはどちらもせずに自分のビジネスを気にするかを決定しますか?

この研究では、別のマウスの性別に関する嗅覚情報を、その行動を決定するマウスの脳内の意思決定ポイントに接続する神経回路が明らかになりました。

この研究は、ポスドク研究員の Bin Yang (PhD ’22) と Karigo Tomomi が主導し、David Anderson、生物学の Seymour Benzer 教授、Tianqiao および Chrissy Chen Institute for Neuroscience Leadership Chair、Howard Hughes Medical Institute Investigator の研究室で実施されました。 Tianqiao and Chrissy Chen Institute for Neuroscience の所長。

調査結果を説明する論文は、8 月 3 日にジャーナル Nature にオンラインで掲載されました。

「マウスが仲間のマウスと交尾するか戦うかをどのように選択するかを理解することは、脳の最も基本的なレベルでの意思決定を表しており、私たち自身の脳であっても、より複雑な意思決定プロセスのモデルとして役立つ可能性があります」とアンダーソンは述べています。と言う。

別のネズミに遭遇したとき、オスのネズミの脳は、新しい動物についての 2 つの質問に答えることによって、どのように行動するかを決定する必要があります。 これらの質問に答えるには、脳が他の動物の性同一性を解読し、その性コードを行動計画に変換する必要があります.

このプロセスは、オスまたはメスの匂いによってマウスの鼻で引き起こされる電気的活動が、一連の構造またはノードを通って脳に流れ込み、交尾または闘争という行動の選択を制御する決定点に到達するときに発生します。 問題は、このプロセス中にこれらの各ノードが何を行っているか、およびそれらがどのように機能するかを理解することです。

別のマウスの性同一性の最初の解読は、嗅覚系からの入力を受け取る内側扁桃体と呼ばれる節で発生することが以前から知られていました。 回路のさらに「下流」では、交尾または戦闘行動が、それぞれMPOAおよびVMHvlと呼ばれる視床下部の2つのノードによって制御されることも知られていました。

しかし、扁桃体と視床下部の間には、「BNST」(終末線条の床核)と呼ばれる謎の結節があります。 BNST は何をし、どのように行うのですか?

以前の研究では、BNST のニューロンが殺されるか、電気的に沈黙した場合、メスに遭遇したオスのマウスは嗅覚からマウンティングへの移行に失敗し、オスに遭遇したマウスはスニッフィングから攻撃への移行に失敗することが示されました。

これらの発見は、BNSTが、マウスの性同一性(最初は扁桃体によって解読される)がマウンティングまたは攻撃の開始を促進するために使用されるかどうかを制御する一種のゲートとして機能することを示唆しています。 しかし、その脳の「ゲート」はどのように開かれるのでしょうか?

この質問に答えるために、Yang とチームは、別のマウス (オスまたはメス) と相互作用しているオスのマウスの頭に取り付けられたミニチュア顕微鏡を使用して、BNST のニューロン活動を視覚化しました。 オスのマウスは、個々のニューロンが活性化されると光を発するように遺伝子操作されており、顕微鏡はこれらのピンポイントのフラッシュを検出します。

問題は、どのニューロンが活動しており、それらが何をしているのかということです。

研究チームは、BNST に 2 種類のニューロンがあることを発見しました。メスのマウスに優先的に反応するニューロン (調整されたメス) と、オスに優先的に反応するニューロン (調整されたオス) です。 興味深いことに、女性に調整されたニューロンは、扁桃体のニューロンと同様に、BNST の男性に調整されたニューロンの数をほぼ 2 対 1 上回っていました。 これは、扁桃体による性同一性のコーディングがBNSTに中継され、そのニューロンにマッピングされたことを示しています。

女性に反応するニューロンの優位性は、BNST の下流に位置し、男性の交尾行動を制御する構造である MPOA でも観察されます。 明らかに、回路全体が優先的に女性に反応するように配線されているようです。 この規則の唯一の例外は、オス同士の攻撃を制御するノードである VMHvl でした。

この構造では、男性に調整されたニューロンは、女性に調整されたニューロンの数を約 2 対 1 上回っています。これは、他の回路ノードで見られるものとは逆です。 どうやら、VMHvl は、そうでなければ女性の反応が支配する周囲の回路の海で、男性の反応が支配するニューロンの島のようなものです。

この性同調優位性の反転が VMHvl でどのように発生するかを理解するために、Yang は次に、BNST のニューロンをサイレンシングすることによって、このノードのニューロン活動のパターンがどのように変化するかを調査しました。 驚いたことに、彼は、BNST ニューロンをオフにすると、VMHvl の男性に調整されたニューロンの優位性が、MPOA や BNST で観察されるような女性優位の応答に反転することを発見しました。

これは、BNSTのサイレンシングが攻撃への移行をブロックする理由を説明するかもしれません.VMHvlには、攻撃を生み出すのに十分な領域を活性化するのに十分な男性調整ニューロンがもはやありません.

対照的に、MPOA の場合、BNST ニューロンがサイレンシングされた場合、女性にチューニングされたニューロンと男性にチューニングされたニューロンの比率に明らかな変化はありませんでした。 しかし、雌との相互作用中の MPOA のニューロン活動を綿密に調べたところ、雄が嗅覚からマウンティングに移行するにつれて、異なるニューロンが順番に活性化されることが明らかになりました。

この研究では、別のマウスの性別に関する嗅覚情報を、その行動を決定するマウスの脳内の意思決定ポイントに接続する神経回路が明らかになりました。 クレジット: カリフォルニア工科大学

スニッフィングの間、ニューロンの 1 つの集団が活動していましたが、動物がマウントし始めると、その集団のスイッチが切られ、MPOA ニューロンの別の集団が活動するようになりました。 しかし、BNSTニューロンが沈黙すると、「スニッフィング」ニューロンは活動を続け、「マウンティング」ニューロンはオンになりませんでした。

したがって、BNSTニューロンは、嗅覚からマウンティング(女性に向かって)、または攻撃(男性に向かって)への移行を可能にする神経ゲートを「開く」必要があります。 しかし、予想外に、攻撃とマウンティングに異なるメカニズムを使用してこのゲートを制御します。

攻撃の場合、BNST は量制御を介して動作します。攻撃のしきい値に達するのに十分な数の男性選択的ニューロンが VMHvl でアクティブであることを保証します。 取り付けの場合、BNST は品質管理を介して動作します。これにより、MPOA のスニフ調整されたニューロンがオフになり、取り付け調整されたニューロンに置き換えられることが保証されます。

「これらの研究は、脳がどのようにして物体アイデンティティの神経表現を特定説(推定)の行動を実行する決定に変換するかという根本的な問題に光を当て始めています」とヤンは言います。 「将来の研究は、この変換が特定説(推定)のシナプスのレベルでどのように実装されるかを明らかにするのに役立つはずです.」

こちらもご覧ください

これは、スケール上の心臓と脳の図を示しています

この論文のタイトルは「社会的行動ネットワークにおけるニューラル表現の変換」です。 ヤン、カリゴ、アンダーソンが論文の著者です。

資金提供: 資金提供は、国立衛生研究所およびグローバル ブレインに関するサイモンズ コラボレーションによって提供されました。

この行動神経科学研究ニュースについて

著者: Lori Dajose出典: CalTech連絡先: Lori Dajose – CalTech画像: 画像はCalTechのクレジットです

元の研究: クローズド アクセス。「社会的行動ネットワークにおける神経表現の変換」David Anderson et al. 自然

概要

社会的行動ネットワークにおける神経表現の変換

交尾と攻撃性は、拡張扁桃体と視床下部の皮質下回路によって制御される先天的な社会的行動です。

終末線条の床核 (BNSTpr) は、扁桃体内側から性特異的な嗅覚の手がかりをエンコードする入力を受け取る結節であり、交配 (内側視索前野 (MPOA)) と攻撃性 (腹内側視床下部、腹外側細分化(VMHvl))、それぞれ。

以前の研究では、男性のアロマターゼ陽性 BNSTpr ニューロンがマウントと攻撃に必要であり、全体的な活動レベルに従って同種の性別を識別する可能性があることが実証されています。

ただし、BNSTpr の神経表現、その機能、および視床下部での変換は特徴付けられていません。 ここでは、社会的行動中に男性の BNSTprEsr1 ニューロンのカルシウム イメージングを実行しました。

我々は、BNSTprで女性と男性に調整されたニューロンの異なる集団を特定説(推定)し、前者は後者を約2対1上回っており、内側扁桃体とMPOAに似ていますが、男性に調整されたニューロンが優勢なVMHvlとは反対です。

行動する動物のMPOAEsr1またはVMHvlEsr1ニューロンをイメージングしながらBNSTprEsr1ニューロンの化学遺伝的サイレンシングを行うと、予想外に、VMHvlの雄優位の性同調バイアスが雌優位に反転し、交配中のスニフ選択からマウント選択ニューロンへの切り替えが弱められることが示されたMPOAで。

私たちのデータは、BNSTprEsr1ニューロンが同種の性別識別に必須ではないことも示しています。 むしろ、彼らは、視床下部における性および行動に特異的な神経表現を形成することによって、男性の社会的行動の食欲段階から消費段階への移行を制御します。



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