本能行為是與生俱來的，但也會受到社交經曆的調節。比如，社交隔離會增強小鼠與果蠅的攻擊行為。除此之外，社交隔離或社交經驗還調節求偶、睡眠、覓食等本能行為。是否存在一套共通的調控機制介導社交經驗對本能行為的調節？近日，bet356在线官方网站生科院潘玉峰教授在美國科學院院刊（PNAS）發表研究論文“A neural pathway for social modulation of spontaneous locomotor activity (SoMo-SLA) in Drosophila”，探究了這一科學問題。
本研究中，作者以果蠅的自發運動作為行為輸出，探究社交隔離（“獨居”對比“群居”）對本能行為的調控機制。作者發現，社交隔離的果蠅自發運動更多，而群居後的果蠅自發運動較少。作者進一步發現，處于群居飼養中的雄蠅通過味覺受體ppk23接收環境中的社交信息刺激，并增加了神經肽Diuretic hormone 44 (DH44) 的表達，同時降低了神經肽Tachykinin (Tk) 的表達。缺乏DH44或Tk的突變體果蠅的自發運動不再受到社交經曆的調控。
該團隊2022年發表在PNAS上的另一篇研究論文發現，doublesex（dsx）基因調控性别特異的求偶與攻擊行為（The doublesex gene regulates dimorphic sexual and aggressive behaviors in Drosophila）。本研究中，作者發現社交隔離對自發運動的調節也具有性别二态性，主要影響雄性，且受到dsx神經元控制。作者進一步發現了一條性别二态性的神經環路dsxDH44-P1a-dsxTk（圖1）。其中，dsxDH44代表同時表達DH44和dsx的神經元，dsxTk代表同時表達Tk和dsx的神經元，這兩種神經元均在雄性中有更多細胞；P1a代表一類主要表達dsx的雄性特異的神經元。這三類神經元的性别二态性也決定了該行為調節的性别特異性。
作者發現，dsxTk和dsxDH44神經元分别促進和抑制自發運動，而P1a神經元可在不同的興奮強度時雙向調節自發運動。一方面，P1a和dsxTk神經元形成功能正反饋，放大了該環路對外界刺激的響應，并産生一種延續性的效果；另一方面，P1a和dsxDH44神經元形成功能負反饋，一定程度上保持了該環路的穩定性。作者還發現，豐富的社交經驗增強了dsxDH44神經元的本底活性，同時抑制了dsxTk和P1a的神經元可興奮性。這些神經肽表達以及神經元功能上的改變共同調控了社交經驗對自發運動的調節，使得社交隔離的雄蠅自發運動更多，而社交經驗豐富的雄蠅自發運動更少。
圖1. 兩類神經肽信号相反的介導社交隔離調控自發運動和本能行為
作者認為，自發運動代表了動物的一種内在狀态，這種内在狀态可進一步泛化并調控多種本能行為。因此，社交隔離調控自發運動的機制可也能應用于其對更多本能行為比如求偶與攻擊行為的調節，作者也在該文中對此做出了初步的驗證。未來的研究将進一步解析神經肽DH44和Tk在哺乳動物中的同源物是否也具備類似的功能。這些研究為解析生物體如何響應外界環境和内在需求，并經驗依賴性的調節本能行為輸出，提供了新的見解。
該研究的第一作者是bet356在线官方网站生科院博士生趙環，通訊作者為潘玉峰教授及其團隊成員紀小小博士。該項目受到科技部重點研發計劃和國家自然科學基金委等項目資助。(生科院)
原文連接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2314393121
