排版 | AiBrain 编辑团队
撰稿 | AiBrain 内容团队
当处于社会环境中的动物争夺资源的时候，他们会依据自己所处的地位来衡量自己的行为。
近日，Nature上发表了两篇的文章揭示，小鼠是通过皮层相关的神经环路来衡量社会等级及改变自己的行为：一篇为Kay M. Tye研究团队发表的 《皮层神经集群通过对下丘脑进行投射参与对社会竞争的调节》。
凯·M·泰（Kay M. Tye）是索尔克生物科学研究所(Salk Institute for Biological Sciences)的教授以及Wylie Vale主席。她的研究主要集中在使用光遗传学来识别与先天情绪，动机和社会行为有关的大脑连接。
另一篇为Ziv Williams研究团队发表的《驱动社会群体竞争行为和生态的额叶神经元》。
Ziv Williams是哈佛医学院(Harvard Medical School)的副教授，也是哈佛-麻省理工医疗与科技学院(Harvard-MIT Health Sciences and Technology)的成员。他的研究兴趣旨在发现哺乳动物中与复杂认知行为相关的神经机制并开发新型的神经疾病治疗方案。
人们已知道前额叶皮层（mPFC）和前扣带回（ACC）的额叶皮层这这两个脑区与社会竞争相关，但它们在表示社会等级和使用这些信息来指导行为的环路中的确切功能并不清楚。在这两篇文章中，Padilla-Coreano、Batra et al. 和Li et al.通过无线记录设备检测了小鼠在进行社会竞争中的皮层神经元活动来尝试解决这个问题。
这两个研究均采用了“钻管测试” ，通过将两只小鼠分别放入一个管子的两侧，等级相对较高的小鼠会迫使等级较低的小鼠退出管子，从而确定小鼠等级。在Padilla-Coreano、Batra et al.的实验中，奖励放置在仅容纳一只小鼠的平台，成对的小鼠需要通过竞争来获取奖励。他们还开发了一个计算机可视化工具(AlphaTracker)，能追踪并将每只小鼠在任务中的行为进行分类。
结合行为与神经元活动数据，研究人员发现mPFC神经元集群的活动能编码小鼠的相对等级，同时该编码过程早在竞争讯号给出前就已经发生，这说明小鼠对相对等级在比试前就已经有了有一致的认识。研究人员进一步发现mPFC在任务开始前的活动能准确预测出小鼠的输赢，这表明mPFC 神经元发出“获胜心态”的信号。
Fig.1钻管测试示意图及行为范式图
Fig.2解码mPFC神经元预测小鼠输赢(上图)和等级(下图)准确率显著高于巧合
此外，Padilla-Coreano、Batra et al.还观察到mPFC投往外侧下丘脑（LH）神经元的激活与竞争胜利相偶联，光遗传激活mPFC投往LH的神经元能增加社交竞争中的优势行为，这也证明了mPFC是通过mPFC-LH这条环路对竞争行为进行调控的。
Fig.3激活mPFC-LH 细胞增加小鼠获胜次数
而在Li et al.的实验中，作者将四只小鼠将竞争进入一次仅能通过一只鼠的“奖励区”以获取奖励。在这个觅食任务期间，作者记录了ACC 神经元，结果显示存在可编码小鼠相对于其竞争对手的社会等级的离散的神经元群体，并且这些神经元在行为开始前就能预测其竞争胜利。研究人员发现这群ACC神经元能整合影响小鼠等级的一些因素，其中包括了奖励的大小，小鼠离奖励的距离，以及小鼠过往的输赢经历。
为了证明ACC改变竞争行为的机制，Li et al.通过化学遗传激活或抑制ACC的活动，发现激活ACC能显著增加低等级小鼠在面对更高等级小鼠时的胜率，而抑制ACC会抑制相对较高等级小鼠的胜率。
Fig.4激活ACC提高小鼠等级, 抑制AAC降低小鼠等级
综上，这两篇文章在小鼠中发现了衡量社会等级及改变竞争行为的皮层相关的神经环路(mPFC-LH和mPFC-ACC)，为研究大脑在社交互动中对信息的表达和使用提供了新的见解和思路。
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