在许多物种中都有观察到初次生育的雌性动物和有生育经验的雌性动物在哺育子代时具有差异，其中一个明显的差异是第一次生育的雌性动物母性行为弱于有生育经历的雌性动物^[1-3]。先前的研究表明，孕期雌二醇和黄体酮等激素对母性行为的发生至关重要^[4-5]。虽然已经确定这些激素可调控母性行为，但这些孕激素如何介导母性行为相关的神经环路尚不清楚。

最近，英国Francis Crick研究所Johannes Kohl实验室在Science发表了题为Hormone-mediated neural remodeling orchestrates parenting onset during pregnancy的研究工作，揭示了孕期激素通过重塑内侧视前区(medial preoptic area,MPOA)甘丙肽能(Galanin)神经元调控母性行为的神经生物学机制^[6]。

研究者们首先通过观察孕期及卵巢切除的母鼠衔幼崽回巢的潜伏时间衡量小鼠的母性行为（图1A-C）。行为学结果表明潜伏期随孕期进程的增加逐渐缩短，卵巢切除则完全阻断了孕期促进母性行为的现象（图1D-F）。这些试验结果表明孕期母性行为的增加依赖于雌性激素。

小鼠脑内与母性行为密切相关的脑区是内侧视前区（MPOA），主要的雌激素受体为Estrogen Receptor 1（Esr1）和Progesterone receptor（PR）。于是研究者们又分别向Esr1-loxp小鼠与PR-loxp小鼠MPOA区注射了AAV-CreGFP分别敲除MPOA的Esr1和PR（图2I），结果显示敲除Esr1和PR都会使孕期母性行为的增加消失（图2J-L）。

先前的研究表明，MPOA区Galanin+神经元参与调控母性行为，于是研究者们进一步通过Gal-Flp::Esr1 loxp动物与Gal-Flp::PR loxp动物结合AAV-fDIO-CreGFP病毒特异性敲除了MPOA  Gal的Esr1受体和PR受体（图2M）。结果显示敲除MPOA  Gal神经元的Esr1和PR都会使孕期母性行为的增加消失（图2N-P），这进一步证明了MPOA  Gal在孕期母性行为增加过程中的重要作用。

图2. MPOA  Gal神经元在孕期母性行为增加中起重要作用

那MPOA  Gal神经元在孕期具体是如何调控母性行为的呢？研究者们进一步进行了探索。首先他们对野生型雌鼠孕期MPOA  Gal神经元电生理特性进行了记录。研究结果显示，孕晚期雌鼠MPOA脑区Galanin神经元基础放电频率和静息膜电位低于对照雌鼠（图3B-D），且孕晚期雌鼠MPOA区树突棘数量显著增多（图3J）。而对于特异性敲除了Esr1和PR受体的雌鼠（通过向Gal-Flp::Esr1 loxp以及Gal-Flp::PR loxp动物脑内注射AAV-fDIO-creGFP病毒），敲除Esr1可特异性阻断孕期引起的MPOA  Gal神经元静息现象（图3C-E），但不会影响树突棘的密度（图3J）；敲除PR受体则可特异性阻断怀孕引起的兴奋性输入增强以及树突棘增多的现象（图3C、G、J）。这些结果暗示雌二醇调控膜电位和MPOA  Gal神经元兴奋性，而孕酮调控了兴奋性输入。

图3. 雌激素会重塑MPOA  Gal神经元特性

此外，研究人员还向Gal-Cre动物的MPOA注射了AAV-DIO-GCaMP7s，并通过光纤钙成像技术对MPOA  Gal神经元进行了观察（图4A-C）。钙成像的结果显示孕晚期MPOA可检测到的神经元数量明显减少（图4D），但在孕晚期雌鼠衔回幼崽和嗅幼崽的过程中，MPOA  Gal神经元呈现出激活的状态（图4F-J）。这些数据表明怀孕可使MPOA  Gal神经元对幼崽刺激更加敏感。

图4. 怀孕引起MPOA  Gal神经元重塑

总之，在这项研究中，该团队探索了怀孕通过雌二醇和黄体酮这两类激素引起动物母性行为增加及其重塑MPOA相关神经环路背后的神经生物学机制，即发现了雌二醇在抑制MPOA  Gal神经元的同时还会增加其兴奋性；黄体酮通过促进树突棘的形成重塑神经环路的现象。

公众号底部菜单栏【新功能】上线！

病毒实验帮 

免费在线学习《国自然热点研究》、《数据库及软件操作教程》
一键下载《病毒使用手册》、《高分文献》

还有不定时的送新书、抽奖活动，赶紧来扫码关注一波吧