許多養狗的朋友都遇到這麼一種情況：在遛狗時，如果兩隻狗相遇，它們會立即嗅探對方的氣味，但你永遠不知道，他們下一秒是要交朋友還是要打架。很明顯，在互相嗅探之後，它們的大腦中發生了一些事情，讓它們決定如何對待對方——但這個過程中到底發生了什麼呢?

        近日，天橋腦科學研究院(TCCI)的楊斌、David Anderson 等人在 Nature 發表了題為：Transformations of neural representations in a social behaviour network 的研究論文。

        研究團隊在小鼠身上探討了這個問題：當一隻雄性小鼠遇到嗅出了一隻新遇到的同伴，它是如何決定是交配還是打架，或者兩者都不做，隻關心自己的事情?

        該研究揭示了雄性小鼠將另一隻小鼠的性別信息與大腦中決定其行為的決策點連接起來的神經回路。

        當遇到另一隻小鼠時，雄性小鼠的大腦必須回答這幾個關於“陌生鼠”的問題來決定下一步的行動——“它是誰?”“是公是母?”“我該怎麼做?”。

        要回答這些問題，需要小鼠的大腦解碼新遇小鼠的性別身份，並將這種性別信息轉化為行動計劃。

        該論文的通訊作者 David Anderson 研究員表示：了解一隻小鼠如何選擇對待新同伴的行動——交配或是交戰，代表了大腦中最基本的決策過程，並可以作為更複雜的決策過程的模型，甚至可以應用在人類的大腦中。

        此前的研究表明，終紋床核(BNST)是一個嗅覺-行為的關鍵中繼站，它從杏仁核接受嗅覺識別的性別信息，隨後投射到不同的下丘腦核團，分別控製交配(由內側視前區MPOA控製)和攻擊行為(由腹內側下丘腦腹外側核VMHvl控製)。如果 BNST 中的神經元被殺死或被抑製，雄鼠就無法嗅出新遇到的小鼠的性別，例如遇到雌鼠時不能從嗅探過渡到交配，而遇到其他雄鼠時不能從嗅探過渡到攻擊。

        這些發現表明，終紋床核(BNST)就像一種閘門，控製著小鼠性別身份(最初由杏仁核解碼)的識別以及後續的行動策略。但這個“大腦閘門”究竟是如何打開的呢?

        為了回答這個問題，研究團隊在雄性小鼠與另一隻小鼠(雄性或雌性)互動時，將微型顯微鏡附著在這隻雄性小鼠的頭上，以觀察終紋床核(BNST)中的神經元活動。這隻雄性小鼠經過基因工程改造，當單個神經元被激活時就會發光，而微型顯微鏡可以檢測到這些光點。

        研究團隊發現，在終紋床核(BNST)中有兩種類型的神經元：一種優先對雌性小鼠做出反應(female-tuned)，另一種則優先對雄性小鼠做出反應(male-tuned)。有趣的是，在終紋床核(BNST)中，female-tuned 神經元的數量幾乎是 male-tuned 神經元的兩倍，就像杏仁核中的神經元一樣。這表明，杏仁核的性別識別編碼被轉導映射到終紋床核(BNST)的神經元上。

        BNST控製雄性小鼠的嗅覺-行為轉換

        雌性響應神經元的優勢也在內側視前區(MPOA)中被觀察到，MPOA 位於終紋床核(BNST)的下遊，控製著雄性的交配行為。有趣的是，在控製攻擊行為的節點——腹內側下丘腦腹外側核(VMHvl)中，情況卻是截然相反的：在 VMHvl 中，male-tuned 神經元的數量反而是 female-tuned 神經元的兩倍。

        簡而言之，VMHvl 就像一個由雄性反應主導的神經元組成的“島嶼”，而周圍的神經回路“海洋”則由雌性反應主導。

        BNST/MPOA控製雄性小鼠識別雌性小鼠並導致交配行為

        令人驚訝的是，終紋床核(BNST)神經元被沉默時，VMHvl 中 male-tuned 神經元的主導作用被翻轉為雌性主導反應，就像在 MPOA 和 BNST 中觀察到的那樣。這也許可以解釋為何抑製 BNST 阻礙了向攻擊行為的過渡——VMHvl 中不再有足夠的 male-tuned 神經元來充分激活該區域以產生攻擊行為。相比之下，MPOA 在 BNST 神經元被沉默的情況下，female-tuned 神經元與 male-tuned 神經元的比例沒有明顯變化。

        BNST/VMHvl控製雄性小鼠識別其他雄性小鼠並導致攻擊行為

        此外，研究團隊還發現，當雄性小鼠在嗅探後選擇交配行為時，不同的神經元按順序被激活。在嗅探過程中，嗅探神經元是活躍的，但當小鼠開始交配時，該組神經元被關閉，另一組 MPOA 神經元開始活躍。然而，當 BNST 神經元被沉默時，嗅探神經元繼續活躍，而交配神經元從未被激活。

        由此看來，終紋床核(BNST)是一個控製小鼠嗅覺-行為的關鍵閘門，協調小鼠從嗅探到交配(對雌性)或是攻擊(對雄性)的過渡。然而，出乎意料的是，BNST 使用不同的機製來控製這個閘門：在交配情況下，BNST 通過質量控製進行操作——確保 MPOA 中的嗅探神經元被關閉，並被交配神經元所取代;在攻擊情況下，BNST 則通過數量控製起作用——確保 VMHvl 中有足夠數量的 male-tuned 神經元活躍，以達到攻擊的閾值。

        BNST沉默對MPOA和VMHvl行為表征的差異效應

        總而言之，這項研究闡明了一個基本問題，即雄性小鼠大腦如何將陌生小鼠的性別信息轉化為執行特定行為的決定。由此揭示了終紋床核(BNST)通過重塑下丘腦中的性別和行為特異性神經元活性表征，控製雄性小鼠在社會行為網絡中的神經表征的轉換。