男性的性行为是天生的,并具备重要的生物学意义。尽管其在生殖中起到关键作用,但支配男性性行为的神经环路仍有待深入探索。2023年8月,斯坦福大学Nirao M. Shah教授的团队在《Cell》杂志上发表了题为“Aneural circuit for male sexual behavior and reward”的研究论文。该研究在雄性小鼠的大脑中发现负责性识别、交配行为及快感的特定神经环路。
研究团队利用钙成像技术在雄性小鼠大脑中识别出一个专门调控性行为的神经环路,该环路将化学感应信号传递至BNSTpr神经元,这些神经元进一步调节POA-Tacr1神经元,而POA-Tacr1神经元则影响运动行为和奖赏中心。这一发现为性功能障碍的治疗提供了重要的干预靶点。
雄性BNSTpr-Tac1神经元的关键作用
在雄性小鼠的大脑中,研究团队发现了一种特定的神经元BNSTpr-Tac1。这种神经元能够被雌性激活,并在交配过程中扮演着至关重要的角色。研究人员通过使用头戴式显微镜观察了这些细胞在没有交配经验的雄性小鼠中的活动。结果表明,面对雌性时,BNSTpr-Tac1神经元的活跃度显著增加,激活时间更长且强度更高。
为了进一步研究BNSTpr-Tac1神经元如何影响雄性交配行为,研究团队进行了光遗传学激活实验。结果显示,当雄性小鼠面对其他雄性时,其攻击行为显著抑制,而面对雌性时,交配行为没有显著变化。这些结果表明,激活BNSTpr-Tac1神经元使雄性容易将雄性误认为雌性,但并不增强与雌性的交配行为。此发现强调了BNSTpr-Tac1神经元在识别和响应雌性存在时的重要性。
POA-Tacr1神经元的交配行为促进作用
为了确定BNSTpr-Tac1神经元的突触后靶点,研究团队在这些神经元中表达了突触素mRuby(Syp:mRuby)。结果显示,BNSTpr-Tac1通过向前丘脑POA-Tacr1神经元投射来控制雄性的小鼠交配行为,但对攻击行为没有影响。光遗传学实验证明,BNSTpr-Tac1至POA-Tacr1的神经投射在雄性交配中起到关键作用。激活这些神经投射能够抑制攻击行为,并促进与其他雄性的交配,而对与雌性的交配没有显著影响。
相对而言,抑制这些投射会显著降低交配行为,但不明显改变对其他雄性的攻击性。激活POA-Tacr1神经元能够缩短交配潜伏期,并显著增加交配次数。这表明,雄性POA-Tacr1神经元在促进交配行为和抑制攻击行为中发挥着重要作用,成为治疗性功能失调的潜在目标。
P-Tacr1信号环路在交配行为中的调节
一旦BNSTpr-Tac1神经元识别出目标为“雌性”,其将信号传递至下游的POA-Tacr1神经元,进而引发交配行为。研究发现,整个过程中起到关键作用的是P物质。在初次接触雌鼠时,雄鼠的BNSTpr-Tac1神经元会释放P物质,并通过POA-Tacr1神经元增强交配行为的促发。P物质通过提高神经元的兴奋传递,直接促进交配,最终在10-15分钟后引发实际交配行为。
同时,POA-Tacr1神经元激活会导致奖励中枢——伏隔核(NAc)释放多巴胺,从而使雄性小鼠渴望再次进行交配。这种机制揭示了性行为所带来的愉悦感与生物奖励系统之间的紧密联系。
克服射精后的不应期
几乎所有雄性哺乳动物,包括人类男性,都会经历射精后的不应期,需要一定时间才能恢复性欲和能力。在该研究中,雄性小鼠的不应期为约5天。然而,通过光遗传学直接激活POA-Tacr1神经元,刚刚射精的小鼠可以在不足1秒的时间内迅速恢复交配行为,通过这种方式,大幅缩短了不应期。
总结及其临床意义
以上研究揭示了一条将化学感觉输入连接到BNSTpr-Tac1神经元的神经环路,后者支配POA-Tacr1神经元,并调控运动输出及奖励。雄性BNSTpr-Tac1神经元在识别雌性后释放P物质,通过Tacr1激活POA-Tacr1神经元,启动交配行为。这一发现不仅提升了对性冲动和奖励神经机制的理解,也为治疗性欲障碍提供了新的思路,可能催生出创新药物,作为性欲调节剂,帮助抑制性欲亢进或增强性欲缺乏男性的性欲。
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