母爱的神经科学机制：清澈的爱，只给你
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2022年5月8日是母亲节（Mother's Day），是一个感谢母亲的节日。
brainnews编辑部祝各位母亲节日快乐，幸福安康！
有人说，母亲的爱，是最伟大的力量。
那么，母亲的爱背后有什么神奇的大脑机制呢？我们一起来看一看近几年的研究。
利用pubmed数据库对“Maternal Behaviors”进行检索，一共有41934 篇相关的文献，发布的文献逐年升高的趋势，尤其是2005年以来，增长速度飞快。
1. Neuron：母爱始于出生前
在我们生活中，为了儿女顺利健康地诞生，定期产检、保证充足营养和休息、维持身心舒适愉悦是每位待产的准妈妈的共识。而在啮齿类动物中也存在类似的行为，鼠妈妈会日复一日在不厌其烦地重新搭建小窝而后再安心休息养胎。孕期和生产时环境和状态的安全是保证繁衍顺利的必要条件。
2022年2月，法国索邦大学-巴黎脑中心研究员Nicolas Renier团队发现在中脑Edinger-Westphal（EW）脑区有一群表达苯丙胺调节转录肽（amphetamine-regulated transcript，CART）神经元可以响应孕激素信号，调节孕鼠的睡眠和筑巢行为，并在顶级杂志Neuron上发表题为“Edinger-Westphal peptidergic neurons enable maternal preparatory nesting”的研究论文。
本文阐述了机体通过行为输出对不同生理状态产生适应性改变的神经机制，其中EW脑区通过改变睡眠觉醒转换，减少睡眠以便更好地搭建好安胎以及生产的窝，可见母亲在我们诞生之前就做足了充分准备和期待，让我们在浓浓的母爱中来到这个温暖的世界！
2. PNAS：母亲拼死对孩子的保护，与这个脑区受到激素影响有关
大多数哺乳动物在孕育后代之后都会发生行为变化，最显著的便是保护行为会出现激增，母亲会对外界环境的刺激更加敏感。这类保护行为可以保护新生儿远离危险，提升后代的存活几率。
母亲冒着牺牲自己的高风险行为，也要保护自己的孩子，这仅仅只是大脑单一作出的决定吗？根据《美国科学院院刊》的一项研究，这种行为会潜在地受到激素的影响，并且激素可以控制母亲对行为的选择。
怀孕和哺乳期母亲分泌的催乳素水平会显著升高，这种激素是由垂体产生的，主要负责促进母亲产奶。然而许多证据不断发现，催乳素还会改变许多其他生物过程，尤其是它能够影响下丘脑腹内侧核（VMN）的细胞，而这一脑区恰好负责调节个体的攻击性行为。
当母亲专注于保护行为时，必然会消耗大量时间与精力，那么她一定会需要从别的行为中进行代偿。根据小鼠实验的观察，雌性小鼠在受孕前攻击性行为会非常少，但在产下后代后保护心理会被逐渐激发，此时小鼠大脑VMN中的细胞会保持高度活跃状态。（学术经纬报道）
参考文献：Teodora Georgescu et al, Prolactin-mediated restraint of maternal aggression in lactation, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2116972119
3.
母亲们为了保护自己的孩子而承担额外的风险，这似乎是理所当然的，但你有没有想过为什么?日本理研脑科学中心(CBS)的Kumi Kuroda领导的一项新研究表明，在小鼠中，这种养育行为和其他养育行为部分是由前脑一小部分的神经元驱动的，该神经元含有一种叫做降钙素受体的蛋白质。这项研究2021年6月发表在《Cell Reports》上。
该团队之前的研究指出，下丘脑的中央MPOA (cMPOA)区域是养育行为的中枢。大脑的这一部分包含超过七种不同的神经元，而这项新研究的目标是为最重要的神经元找到一个标记。研究人员在培养小鼠的cMPOA中观察了20个候选基因和一个活跃神经元的标记。降钙素受体基因的双标记最高，使其成为最可能的培养相关神经元标记。进一步，团队有三个主要的发现。首先，产后母亲具有降钙素受体的cMPOA神经元数量高于未怀孕的雌性、雄性或父亲。第二，雌性在分娩后，大脑其他部分与这些神经元的传入和传出连接发生了变化。第三，沉默这些神经元完全破坏了养育行为。
Kuroda说:“父母，无论是人还是动物，都必须选择牺牲一种行为来照顾孩子。我们发现，降钙素受体的上调就像大脑中的一股推力，促使老鼠去照顾幼鼠，抑制它们的自我利益和避免危险和不愉快情况的倾向。” （生物通报道）
参考文献：Yoshihara C, Tokita K, Maruyama T, Kaneko M, Tsuneoka Y, Fukumitsu K, Miyazawa E, Shinozuka K, Huang AJ, Nishimori K, McHugh TJ, Tanaka M, Itohara S, Touhara K, Miyamichi K, Kuroda KO. Calcitonin receptor signaling in the medial preoptic area enables risk-taking maternal care. Cell Rep. 2021 Jun 1;35(9):109204. doi: 10.1016/j.celrep.2021.109204. PMID: 34077719.
4.
母亲往往会对婴儿的哭声极其敏感并能作出快速反应，然而，尚不清楚母亲对幼崽呼叫反应的发生机制。2020年10月，纽约大学医学院的Robert C. Froemke课题组在Nature杂志上发表了一篇题为“Innate and plastic mechanisms for maternal behaviour in auditory cortex”的文章，作者在这项研究中提出小鼠母性行为的发作是由内在机制与听觉皮层（auditory cortex）中依赖经验的可塑性之间的相互作用共同引发。
这项研究提出母鼠对幼崽求救呼叫的施救行为是由内在机制和听觉皮层中依赖经验的可塑性调节之间的相互作用引起的，先天敏感性和后天学习过程之间的协同作用对于在复杂环境中快速，高效和灵活地学习至关重要。（BioArt 报道）
5.
母性行为是一种复杂的本能社会行为, 良好的母性行为对于母亲自身健康以及后代的生存发展都具有重要意义。中枢五羟色胺（5-HT）系统通过与多巴胺系统交互作用对母性行为发生复杂调控作用。前期研究已经揭示了5-HT可以通过作用于 2A 和2C受体对母性行为发生调控作用，但对相关的中枢神经机制和心理调控机制仍旧缺乏了解。
西南大学心理学部高军副教授课题组在《Neuropharmacology》（中科院SCI一区）上在线发表了题为“Serotonin 5-HT2A and 5-HT2C Receptors Regulate Rat Maternal Behavior through Distinct Behavioral and Neural mechanisms”的研究论文，揭示了5-HT2A和5-HT2C受体调控母性行为的心理行为和神经机制。
运用啮齿类动物大鼠的母性行为相关的两种行为范式（饲养笼内母性行为和幼崽偏好范式），研究发现：激活内侧前额叶（mPFC）的5-HT2A受体可以特异性的破坏母性行为的行为组织，但不影响幼崽偏好（母性动机）；激活mPFC的5-HT2C受体并不影响母性行为的各种表现；激活中脑腹侧背盖区（VTA）的5-HT2A或5-HT2C受体都能破坏饲养笼内母性行为；激活VTA的5-HT2A而非5-HT2C受体会破坏幼崽偏好（母性动机）。这些结果提示：5-HT2A受体在mPFC和VTA通过调控母性行为的组织或执行控制进而发挥对母性行为的调控作用；相反，5-HT2C受体在VTA主要调控母性动机而非母性行为的组织。（西南大学心理学部官网报道）
6.
2018年底，《神经科学杂志》期刊在线发表了题为《Agrp神经元投射到内侧视前区并调控母性筑巢行为》的研究论文， 此项研究由中科院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越创新中心、神经科学国家重点实验室许晓鸿研究组完成，在这项研究中，许晓鸿组探索了饥饿和母性行为的相互拮抗关系及其神经环路基础。
许晓鸿组发现：1. 控制摄食行为的Agrp神经元对于控制母性行为的内侧视前区有抑制性投射；2. 光遗传学激活Agrp神经元特异性地减少母性筑巢行为，却不影响叼幼崽的行为，部分模拟饥饿对于母性行为的抑制作用；3. 光遗传学刺激Agrp 神经元到内侧视前区的投射同样特异性地抑制母性筑巢行为，而刺激Agrp 神经元到下丘脑外侧区的投射对母性行为没有显著性影响；4. 内侧视前区接受Agrp投射的神经元是Vgat+神经元；5.光遗传学或者化学遗传学抑制内侧视前区Vgat+神经元同样可以抑制母性筑巢行为；6. 内侧视前区参与母性筑巢行为的神经元集群可能不同于参与叼幼崽行为的神经元。（脑科学与智能技术卓越创新中心报道）
本文首次证明饥饿和母性行为可以存在相互抑制的作用，从而协同不同行为之间的关系。（图1）
图1. 饥饿与母性行为之间相互拮抗的神经模型。Agrp神经元促进摄食; 内侧视前区Vgat+／Esr1+神经元促进叼幼崽的行为，而Vgat+／Esr1-神经元对于母性筑巢行为更为重要。饥饿期间Agrp神经元的激活导致内侧视前区Vgat +神经元的抑制，同时抑制母性筑巢行为但不是影响叼幼崽的行为。并行的，幼崽通过平行激活mPOA Vglut2 +神经元延迟和抑制摄食行为。3V，第三脑室; acp，前联合，arc,弓状核; mPOA，内侧视前区。
7.
2018年，Neuron杂志刊登了纽约大学医学院Dayu Lin研究组的重要工作，他们发现MPOA中表达雌激素受体（Estrogen receptor α，Esr1)的神经元（MPOAEsr1+）在母性行为中起关键性作用，并找到其重要下游腹侧被盖区（Ventral tegmental area, VTA），提高了人们对该领域的认知。
本篇文章通过光遗传、化学遗传、在体钙成像、电生理等方法，发现MPOAEsr1+神经元在母性行为中起关键性作用（图2），抑制MPOAEsr1+会减少雌鼠母性行为，激活MPOAEsr1+会诱发雌鼠母性行为。而且，在母性行为过程中，MPOA中Esr1神经元的发放率最高。此外，他们找到了一个重要下游VTA，MPOAEsr1+对VTA非DA神经元产生强抑制性投射，MPOAEsr1+-VTA投射对母性行为起至关重要作用。这项研究提高了我们对母性行为领域的认知，让我们在神经环路水平更加了解母爱！（和元生物报道）
图2 母爱行为的神经环路机制总结
参考文献：Fang, Y.Y., et al., A Hypothalamic Midbrain Pathway Essential for Driving Maternal Behaviors. Neuron, 2018. 98(1): p. 192-207 e10.
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