Neuron：加州大学洛杉矶分校研究团队揭示大脑中的神经网络如何识别和编码性别

准确识别同类的性别是自然界动物之间的行为的最重要的基础，直接影响动物的每一个行为决定，以及个体的生存和繁衍。关于大脑中的神经网络如何参与对性别信息的识别和编码一直是脑科学的重要研究领域之一。先前在小鼠的研究主要关注杏仁核及下丘脑等皮层下结构在识别和编码性别信息过程中的作用，并认为脑对性别信息的神经处理都是在脑皮层下结构中的神经网络完成的。但是，编码性别的神经信息如何被大脑皮层的复杂神经网络处理，如何与其他信息整合，并如何影响动物间的行为，都还有待研究。

2020年7月13日，加州大学洛杉矶分校（UCLA）洪暐哲教授的研究团队（共同第一作者为Lyle Kingsbury和黄山博士）在Neuron杂志发表了题为Cortical Representations of Conspecific Sex Shape Social Behavior的最新研究成果【1】，这是Lyle Kingsbury和黄山博士继2019年6月在Cell杂志上发表的关于"社会行为中不同大脑间同步的神经活动"【2】之后的又一重要发现（详见BioArt报道：Cell | 社会行为中不同大脑间同步的神经活动）。

该研究通过微型荧光显微技术（Miniaturized Microendoscope），记录小鼠内侧前额叶皮层（mPFC）的上百个神经元在识别雄性和雌性信息时产生的神经信号。作者们发现，即使是在前额叶皮层这样处理高度复杂信息的神经网络，神经细胞也可以编码性别。这种对性别的神经编码在激发性神经元和抑制性神经元中都普遍存在，但是抑制性神经元比激发性神经元有更多的性别编码细胞。

更有趣的是，在雄性小鼠的前额叶皮层的神经网络中，编码雌性同伴的神经元比编码雄性同伴的神经元更多。这与我们在行为学实验里观察到的现象一致：雄性小鼠更多地与雌性小鼠互动。这让作者们猜想，前额叶皮层中编码性别的神经元活动也许能够在一定程度上参与小鼠间的行为决定。

虽然总体上雄性小鼠更多地与雌性小鼠互动，但是小鼠性别偏好存在一定的个体差异。作者们通过分析这些小鼠的神经信号及其编码发现，大脑皮层对性别的神经编码也同样存在个体差异。特别有趣的是，行为上的个体差异和神经编码的个体差异有明显的相关性。为了证明前额叶皮层中编码性别的神经元能够影响甚至决定小鼠性别偏好的行为，作者们采用了基于神经活动的标记方法(activity-dependent labeling strategy)来激活编码性别的神经元。他们发现，激活编码雌性信息的神经元能让小鼠更多地和雌性小鼠互动，而激活编码雄性信息的神经元能让小鼠更多地和雄性小鼠互动。

综上，洪暐哲教授的团队通过微型荧光显微技术和光遗传方法揭示了在大脑皮层识别和编码性别的神经机理，并发现皮层中编码性别的神经活动能够预测个体对不同性别的偏好。这些发现对研究和理解动物行为的神经网络有重要意义。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.neuron.2020.06.020

参考文献：

1. Kingsbury L, Huang S, Raam T, Cheng L, Wei D, Hu R, Ye L, Hong W. Cortical representations of conspecific sex shape social behavior. Neuron. 2020.

2. Kingsbury L, Huang S, Wang J, Gu K, Golshani P, Wu Y, Hong W. Correlated neural activity and encoding of behavior across brains of socially interacting animals. Cell. 2019. 178(2): 429-446

来源：BioArt