BMC Biology丨深圳先进院王枫团队发现小鼠应对生存威胁的策略存在性别差异

by FENG Lab | 2022-12-19

  深入理解大脑中的性别差异是如何从分子到环路水平协同形成行为的性别差异性特征，是神经科学的主要挑战之一。动物在进化中形成了一系列本能行为，这些行为大都表现出显著的性别差异；此外，许多神经精神疾病在发病率及发病特征方面也表现出性别差异。个体在面对生存威胁时，做出恰当的防御反应从而成功躲避危险，对个体生存和物种繁衍均至关重要。然而，这种与生俱来的防御能力是否存在性别差异，目前尚不完全清楚。 

文章上线截图（点击文末“原文链接”可查看）

  2022年12月15日，中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）脑认知与脑疾病研究所、深港脑科学创新研究院王枫课题组在BMC Biology上在线发表题为“Male and female mice display consistent lifelong ability to address potential life threatening cues using different post-threat coping strategies”的研究论文，借助多维数据驱动的精细行为学分析技术，揭示了雌雄小鼠逃离生存威胁的策略虽表现出性别差异，但其逃生能力高度一致且能够维持终生。

  该研究提出，完整的防御行为除了完成威胁检测、启动逃跑至避难所，还应包含离开避难所并重新探索环境的过程，并发现了两性小鼠在逃跑后阶段的应对策略存在性别差异、拓展了本研究所开发的基于机器学习的三维姿态采集分析系统BehaviorAtlas^[1]的应用场景，为研究情绪与行为的性别差异性特征及其神经机制提供了科学数据。深圳先进院王枫副研究员为该论文的通讯作者，深圳先进院的博士后刘雪、客座博士生冯晓龙、研究助理黄宏任为共同第一作者，深圳先进院为第一单位。

  与其他感知觉信号相比，视觉信息能够更为快速、有效地传达捕食者的精确位置和攻击的可能性。在本研究中，研究人员利用上视野不断迫近的阴影刺激来模拟天敌来袭的危险信号，借助最新开发的多维数据驱动的精细行为学分析技术细致解读了两性小鼠本能防御反应的行为特征，同时特别关注了以往研究甚少的逃回避难所后的行为模式。发现，两性小鼠在视觉威胁刺激下表现出一致的逃离生存威胁的能力，但在逃离危险环境后，雌性小鼠更倾向于迅速重新探索环境和评估风险，而雄鼠即使逃到安全地带也会保持一段时间的“装死”样的防御行为（图1）。提示：两性处理生存威胁信息的神经环路及其调节机制可能存在性别差异；进化中形成的这一防御策略的差异，可能有助于两性动物在特定环境下，做出更加有利于个体生存或物种繁衍的防御反应。 

图1.雌雄小鼠应对生存威胁的策略存在差异

  进一步的，通过对幼年期（3周龄）、青春期（6周龄）、成年早期（12周龄）、成年中期（8月龄）、中年期（12月龄）以及老年期（20月龄）雌雄小鼠视觉防御反应的检测，该研究发现，两性小鼠在几乎整个生命周期中都保持了高度一致的对视觉威胁刺激的防御能力，且未表现出性别差异（图2）。与睡眠、进食等质量、水平随年龄变化的本能行为相比，维持正常水平的防御能力对于个体生存尤为重要。

图2.  雌雄小鼠在整个生命周期中的视觉本能恐惧反应高度一致

  综上，本研究揭示了两性小鼠防御天敌的精细行为特征，为进一步揭示本能防御行为在进化中的重要性、深入理解恐惧情感异常的精神疾病发病机理的性别差异提供了可靠的科学数据。

  该研究得到了深圳先进院王立平研究员、Helmut Kettenmann教授、韩明虎教授、赵伟教授、王玉田教授、黄天文研究员，蔚鹏飞研究员以及深圳市一湾生命科技有限公司黄康博士的宝贵建议与帮助，并获得了科技创新2030-“脑科学与类脑研究”青年科学家项目、国家自然科学基金、中国科学院、广东省及深圳市项目的资助。

参考文献

[1]. Huang K#, Han Y#, Chen K, Pan H, Zhao G, Yi W, Li X, Liu S, Wei P*, Wang L*. A hierarchical 3D-motion learning framework for animal spontaneous behavior mapping. Nat Commun. 2021;12(1):2784. 

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