Neuron:早期抚摸促进愉悦社交的神经环路机制
什么是幸福?列夫·托尔斯泰在《安娜·卡列尼娜》中讲到,幸福的人都是相似的,不幸的人各有各的不幸,我们不断地问自己是否幸福,然而想要幸福却并非一日之功。随着社会节奏的不断加快,人们欲求的不断增加,越来越多的人陷入了焦虑、抑郁,甚至更严重的心理问题之中,家庭、社会的损失与日俱增。大量的人力和财力投入到精神障碍的研究和治疗中,然而研发过程却艰难异常,效果缓慢。科学研究是否能够通过借鉴幸福的案例,提出幸福的共通理论,提升个体的幸福感,增加人与人之间的友好互动,从而促进社会的良性运转?
人们常说幸福的人用童年治愈一生,不幸的人用一生治愈童年,因此要获得长久的幸福,要从娃娃抓起。抚摸和拥抱是父母与婴儿沟通的一个主要方式,充满情感的、愉悦的触觉互动对建立亲密的亲子关系,及个体社交能力和社会性的发展起关键作用。著名人类学家阿什利·蒙塔古(Ashley Montagu)认为:“触摸比语言或其它情感交流更强数倍,它几乎影响了我们所做的一切。没有其它感觉能像触摸那样唤起你。我们常常忘记触觉不仅是人类的基本特征,也是人类生存的关键。”【1】触觉发育先于其它感觉(视觉、听觉、嗅觉等),是个体认知世界的最初感官,且为其它感觉的形成,及运动能力、语言和认知功能的发展打下基础。触觉包含两个维度,即感觉(discriminative)和感受(affective),前者用来区分各种外界事物,后者用来感受社交互动中的各种情感信息,包括愉悦与厌恶【2】。触觉感觉与感受由皮肤上不同的受体所介导【3, 4】,但触觉感受传入大脑的神经环路尚不清楚。
2022年1月18日,北京大学生命科学学院、生命科学联合中心、北京大学麦戈文脑科学研究所于翔课题组在Neuron在线发表了题为Social touch-like tactile stimulation activates a tachykinin1-oxytocin pathway to promote social interactions的论文(第一作者单位为中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心)。该研究发现发育早期的抚摸(social touch)能促进小鼠成年后的社交互动行为和对抚摸环境的积极偏好,该长期效应由一条肽能神经元通路介导,即由中脑导水管周质区外侧和腹外侧区(lateral and ventrolateral periaqueductal gray,l/vlpAG)的速激肽1型(Tachykinin 1,Tac1+)神经元作为中继站传递触觉信息,增加下丘脑室旁核(paraventricular nucleus, pVH)催产素(Oxytocin)神经元的放电频率,进而促进社交互动行为和积极情绪的产生。
由于自然状态下母鼠对幼崽的护理方式有很大的个体差异,且很难量化,为了解析早期触觉感受调控动物行为的神经环路,于翔课题组建立了对发育早期小鼠进行抚摸(social touch)的范式,由实验人员给予幼鼠有规律的、轻柔温和的,能激发愉悦感的抚摸刺激,模拟母鼠对幼崽的舔舐梳理。运用电生理记录、RNAscope技术和免疫组织化学等手段,发现早期抚摸能够快速且显著地增强下丘脑室旁核催产素的表达和催产素神经元的放电频率;作为对照,不能激发愉悦感的快速抚摸,则不增加催产素神经元的放电,显示催产素神经元的放电增加只由能激发愉悦感的抚摸诱导。在行为层面,经历过早期抚摸的成年小鼠表现出更多的社交互动行为(social interaction)和积极的条件性位置偏好(conditioned place preference)。上述抚摸诱导表型在催产素基因敲除小鼠中均有显著下降。这些结果提示抚摸导致的愉悦感受通过调控室旁核催产素神经元的放电频率促进社交互动行为。
哪个脑区的何种神经元类型主要负责将触觉感受信息传递到室旁核催产素神经元?结合狂犬病毒逆向示踪、脑片电生理和光遗传学技术,发现位于l/vlpAG的速激肽1型(Tac1+)神经元接受来自经典躯体触觉通路中相关脑区的投射,并对室旁核催产素神经元有单突触的兴奋性输入。Tac1+神经元释放p物质,进一步实验发现p物质可以调控催产素神经元的电活动。
在功能上,通过系列电生理、化学遗传学和行为学实验进一步阐明了l/vlpAG Tac1+神经元—室旁核催产素神经元通路对介导早期抚摸的效应是充分且必要的。运用化学遗传学激活投射到室旁核的Tac1+神经元能够很好地模拟早期抚摸诱导的电生理和行为效应,包括催产素神经元放电增强,社会互动增加,和对抚摸环境的积极偏好。相反,减少Tac1+神经元的数目,降低其电活动或阻断p物质信号通路显著减弱抚摸诱导的催产素神经元放电。综上所述,该研究发现了一条从l/vlpAG Tac1+神经元到室旁核催产素神经元的肽能神经通路,该通路介导愉悦的触觉感受对社会交往和情绪状态的积极促进作用。
文献报道,90%的孤独症谱系障碍患者(Autism Spectrum Disorder,ASD)伴有感知觉异常。“感觉输入的过度敏感或过度淡漠,或对环境中感觉刺激的过度兴趣”已被列入最新的孤独症诊断标准(DSM-V)【5】。相对于语言、认知等高级脑功能,感觉系统发育更早,并且与情感系统关系密切,因此阐明感觉相关脑区在孤独症患儿中的异常有望为解析孤独症的发病机理提供新思路。针对孤独症病因与症状的高度异质性,从环境刺激和生理基础入手,为每位患者订制个性化的治疗方案是否能提高治疗效果?例如,检测孤独症患者感受舒适的触觉刺激强度,并根据其制定个性化的触觉刺激治疗方案,或者通过药理学的方式增加触觉刺激对催产素通路的激活。该研究也有望为在早期成长过程中经历过忽视或虐待的个体提供新的治疗思路。对于所有的幼儿,从小给予最多的抚摸、拥抱等愉悦的触觉刺激,及温暖的呵护和陪伴,都助力他们的健康快乐成长。
该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心博士毕业生于航在于翔研究员的指导下完成,课题组成员苗婉莹等对该研究做出了重要贡献。于翔研究员于2019年入职北京大学。该工作得到了中国科学院深圳先进技术研究所脑认知与脑疾病研究所徐富强团队与中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心孙衍刚团队的大力支持。
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原文链接:
https://doi.org/10.1016/j.neuron.2021.12.022