《SCIENCE ADVANCES》：The posteroventral part of the medial amygdala nucleus glutamatergic neurons encodes conspecifics’ individual identity in rodents
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内侧杏仁核（MeA）处理社交嗅觉线索，但其精确的神经机制仍不清楚。研究人员识别出内侧杏仁核后腹侧部（MeApv）是小鼠进行同种个体气味辨别所必需的关键脑区。暴露于同种个体或其气味可显著升高MeApv中囊泡谷氨酸转运体2（VGluT2）阳性神经元的钙信号及c-F
内侧杏仁核（MeA）处理社交嗅觉线索，但其精确的神经机制仍不清楚。研究人员识别出内侧杏仁核后腹侧部（MeApv）是小鼠进行同种个体气味辨别所必需的关键脑区。暴露于同种个体或其气味可显著升高MeApv中囊泡谷氨酸转运体2（VGluT2）阳性神经元的钙信号及c-Fos表达。光遗传学沉默这些神经元或激活谷氨酸脱羧酶2（Gad2）阳性神经元会破坏气味驱动的社交行为，包括身份识别、气味辨别和性别辨别。社交信息从副嗅球（AOB）直接传递至MeApv，急性AOB-MeApv通路中断会损害社交辨别。单细胞分辨率微内镜钙成像揭示，一个独特的MeApv VGluT2阳性神经元群体编码个体特异性线索。选择性沉默这些神经元可导致与亲属同种个体的气味引导社交互动出现缺陷，证实MeApv是社交信息编码的中枢枢纽。这些发现确立了MeApv在将嗅觉信号转化为社交行为反应方面的双重必要性和充分性。
社交行为是社会网络的基础，对人类和其他动物的生存与健康至关重要。有效的社交互动依赖于检测和识别同种信号的能力，以指导攻击、回避、合作和交配等复杂行为。在啮齿动物中，启动社交行为主要依赖于通过信息素传递繁殖状态、优势地位和熟悉度等信息的嗅觉线索。尽管已有研究表明大脑通过专门的神经回路处理社交嗅觉信息，且内侧杏仁核（MeA）是整合主嗅觉系统和副嗅觉系统信息的关键位点，但MeA在将社交气味转化为行为相关输出中的确切作用仍不清楚。具体而言，MeA的后腹侧部（MeApv）在将嗅觉输入转化为个体特异性社交识别中的功能尚未被揭示。
研究人员以小鼠为模型，系统探究了MeApv，特别是其中VGluT2阳性谷氨酸能神经元，在调控同种嗅觉信息处理中的神经机制。研究发现，MeApv VGluT2神经元在暴露于社交气味或活体同种个体时表现出显著的钙信号升高和c-Fos表达增加，且该神经元群体的活动对于社交嗅觉辨别既是必要的也是充分的。研究进一步鉴定出一个编码个体特异性嗅觉特征的MeApv VGluT2神经元亚群，这些神经元的活动能够稳定维持社交信息，即使在行为识别能力衰退后，其选择性激活仍可恢复对熟悉同种的识别。该研究发表于《SCIENCE ADVANCES》，为理解嗅觉介导的社交识别神经回路提供了重要见解，并对自闭症谱系障碍等以社交缺陷为特征的疾病具有临床意义。
研究中采用的主要关键技术方法包括：使用C57BL/6J野生型雄性小鼠、Gad2-ires-Cre雄性小鼠及VGluT2-ires-Cre雄性小鼠作为实验动物；利用腺相关病毒（AAV）载体进行病毒立体定位注射，实现特定神经元群体的钙指示剂表达、光遗传学操控元件表达及活动依赖性标记；通过光纤植入结合在体光纤光度法记录钙信号；采用微内镜钙成像技术实现单细胞分辨率的神经元活动监测；运用活动依赖性标记策略（AAV-ESARE-CreERT2系统结合4-羟基他莫昔芬诱导）标记编码特定同种个体的神经元群集；利用急性脑片全细胞膜片钳记录验证神经元间的突触连接；以及实施多种行为学检测范式，包括社交气味偏好测试、三室社交测试、新颖物体识别测试、埋藏食物测试、捕食者气味诱导僵滞测试等。
研究人员首先验证了MeApv VGluT2神经元在社交信息探索中的激活特性。通过c-Fos免疫染色结合多重RNAscope分析，研究人员发现社交气味暴露后MeApv中75.1%的c-Fos阳性神经元表达VGluT2，而仅17.6%表达囊泡γ-氨基丁酸转运体（VGAT）。光纤光度法记录显示，VGluT2-Cre小鼠的MeApv VGluT2神经元在探索社交气味或活体同种时钙信号显著升高，而非社交气味则无此效应，且对雌性社交气味的反应同样显著。这表明MeApv参与社交嗅觉信息处理。
接着，研究人员通过光遗传学沉默MeApv VGluT2神经元探究其功能必要性。在VGluT2-Cre小鼠双侧MeApv表达抑制性光敏蛋白hGtACR1后进行光抑制，小鼠在社交气味识别测试中不再偏好社交气味，说明其社交气味辨别能力受损。在经典三室社交行为范式中，光抑制虽不影响社交性测试表现，但导致小鼠丧失对新异同种的偏好，表明社交识别受损。为排除新奇偏好本身受损的可能性，研究人员证实抑制组小鼠在新颖物体识别测试中仍表现正常。在改良的麻醉小鼠与玩具辨别测试中，光抑制使小鼠无法区分真鼠与玩具，进一步验证了该神经元群体在社交线索识别中的关键作用。此外，性别辨别测试显示，光抑制消除了雄性小鼠对雌性气味和雌性个体的偏好，表明MeApv VGluT2神经元介导对不同性别社交线索的处理。
研究人员进一步探索了AOB-MeApv通路的功能。鉴于既往研究提示AOB直接投射至MeApv，研究人员在C57BL/6J小鼠双侧AOB中部-后部注射AAV-hSyn-hGtACR1-eGFP，并在MeApv上方植入光纤以光抑制该通路。结果显示，AOB-MeApv通路抑制损害了社交气味辨别、新异-熟悉辨别、真鼠-玩具辨别以及性别辨别，但不影响社交性本身。这证实了AOB-MeApv通路在社交信息传递中的关键作用，且与MeApv局部VGluT2神经元抑制的表型高度一致。作为对照，研究人员发现抑制MeApv中VGluT1阳性神经元对社交嗅觉信息处理无显著影响，表明VGluT2而非VGluT1神经元是调控社交嗅觉信息的关键群体。
考虑到兴奋-抑制平衡在精确神经计算中的重要性，研究人员还探讨了MeApv GABA能神经元的作用。在Gad2-Cre雄性小鼠左侧MeApv表达兴奋性光敏蛋白hChR2并激活Gad2阳性神经元后，小鼠出现社交气味识别不能、新异-熟悉辨别受损以及性别偏好消失等表型，与VGluT2神经元抑制的效应镜像对称。全细胞膜片钳记录证实MeApv GABA能神经元与VGluT2阳性兴奋性神经元之间存在直接单突触抑制性连接。然而，抑制Gad2阳性神经元本身并不影响社交气味识别，提示GABA能神经图式化调控而非基础活动水平对社交识别至关重要。
为探究MeApv神经元是否编码特定同种个体信息，研究人员采用微内镜钙成像技术对VGluT2-Cre小鼠MeApv VGluT2神经元进行单细胞分辨率记录。在头部固定、肢体自由活动的装置中，小鼠接受三个同性或异性新异同种个体的顺序暴露。结果显示，神经元对给定刺激的反应分为激活、抑制或无反应三类，且不同个体特异性的神经元群体存在有限的重叠。对雄性刺激，43.88%的记录神经元为单模态反应（仅对单一刺激有反应），29.59%为多模态反应；对雌性刺激，52.78%为单模态反应。群体分析表明不同刺激个体间的反应重叠有限，提示MeApv VGluT2神经元群体能够以分布式编码方式表征个体特异性信息。
研究人员进一步采用活动依赖性标记策略验证个体编码神经元的功能因果性。利用AAV-ESARE-CreERT2系统结合AAV-hSyn-DIO-hGtACR1-eGFP，在测试小鼠与刺激鼠1共居并经4-OHT诱导后，标记编码该特定个体的MeApv神经元群集。双标记验证显示69.36%的ESARE驱动eGFP阳性神经元表达c-Fos，证实标记系统的特异性和效率。光遗传学沉默这些标记神经元损害了小鼠对刺激鼠1的社交气味偏好和社交识别，但不影响对刺激鼠2与刺激鼠3的辨别，表明这些神经元特异性编码刺激鼠1的信息。RNAscope染色确认82.2%的标记神经元为VGluT2阳性。作为补充实验，研究人员利用相同策略表达hChR2而非hGtACR1，发现对照小鼠在24小时分离后已无法辨别刺激鼠1与新异同种，但选择性激活标记神经元可恢复对刺激鼠1的社交气味和个体识别，证明这些神经元中稳定维持的社交信息足以恢复社交记忆。
在24小时测试-复测范式的纵向微内镜钙成像中，研究人员评估了社交信息编码的时间动态。尽管行为识别在24小时后衰退，部分MeApv VGluT2神经元仍保持对特定同种嗅觉线索的反应性，其中6.8%和6.0%的神经元分别对雄性和雌性刺激保持稳定激活。研究人员指出，虽然这种保留的神经元活动本身不足以维持行为水平的个体识别，但选择性激活这些神经元即可恢复辨别能力，证明了其在维持社交信息中的因果作用。
讨论部分中，研究人员系统总结了研究发现并置于更广阔的学术背景中。研究首次揭示了小鼠编码和辨别同种个体社交信息的神经机制，在回路和细胞层面推进了对社交识别的理解。尽管既往工作已确立MeA在处理社交嗅觉线索中的一般作用，但该研究独特地识别出MeApv亚区，特别是其谷氨酸能VGluT2阳性神经元，在将嗅觉输入转化为个体特异性社交识别中的必要性和充分性。微内镜钙成像鉴定出的编码个体特异性嗅觉特征的小群MeApv VGluT2神经元，使得小鼠不仅能辨别性别，还能区分不同个体身份。这些发现将MeApv确立为个体水平社交信息处理的专门枢纽，这一功能此前被归因于更广泛的杏仁核或皮层网络。
研究人员也指出了研究的局限性：虽然证明了MeApv VGluT2和Gad2神经元在社交辨别中的重要性，但缺乏对这些细胞更精确的分子特征描述。鉴于该区域神经元亚型的高度异质性，包括雌激素受体α、催产素受体和雄激素受体等多种关键受体的表达，未来需深入探究这些不同亚型及其与VGluT2/Gad2回路的潜在重叠和相互作用。同时，研究人员将本研究与Lin团队近期关于MeA两种功能亚型（主要GABA能的Dbx1谱系神经元和特异性调控雄性间攻击的Foxp2表达神经元）的工作进行了关联，认为这些证据与本研究结果高度互补，突出了未来分子谱型分析的重要性。
研究人员详细比较了MeA四个亚区的功能差异：MeApd主要接受AOB前部投射，专门处理繁殖相关的化学感觉刺激；而MeApv接收来自MOB和整个AOB的汇聚输入，在处理直接从AOB传递的社交信息中起关键作用。研究数据表明MeApv而非MeApd被同性社交线索显著激活，且AOB-MeApv通路或MeApv局部VGluT2神经元的抑制损害同种身份识别和社交气味辨别，但不影响非社交气味依赖行为。MeApv处理来自同性和异性个体的社交线索并传递至其他区域以调节性别依赖的社交行为，而MeApd可能作为性别相关线索的下游区域。
最后，研究人员讨论了MeApv功能与社交行为关联的临床意义，特别是对于理解自闭症谱系障碍（ASD）等以社交缺陷为特征的疾病。感觉处理障碍是ASD中最常见的症状之一，影响高达90%的个体。虽然大量研究关注视觉和听觉处理异常，但研究发现提示嗅觉处理，特别是在杏仁核回路中的处理，也可能 critically involved。ASD患者中社交刺激神经辨别降低以及杏仁核与感觉区域之间过度连接的研究，与研究人员提出的MeApv功能机制存在潜在平行性。这些观察结果促使进一步将MeApv作为理解ASD及其他神经发育障碍中感觉-社交缺陷神经基础的模型。
