Nature：“爱”与“杀戮”，大脑切换的“一瞬间”

社会行为受多种生理状态共同调控，但其神经整合机制尚不清楚。近日，弗朗西斯·克里克研究所Johannes Kohl在Nature发表相关研究论文。本研究发现，在未交配雌鼠中饥饿会诱发对幼崽的攻击行为，这是通过弓状核AgRP神经元释放NPY、抑制内侧视前区（MPOA）神经元实现的。而这一效应受动情周期调控：MPOA神经元能感知雌激素与孕酮比例变化，两种状态共同作用于HCN通道调节神经元兴奋性。活体成像证实，MPOA神经元编码了针对幼崽的攻击状态。该研究揭示了不同生理信号如何在单一脑区整合，灵活调控复杂社会行为。

图1 弓状核AgRP神经元到MPOA的投射介导饥饿诱发的对幼崽的攻击行为

未交配的雌性小鼠通常对幼崽要么忽略，要么自发照顾。但一旦饥饿（食物剥夺），它们会转而攻击幼崽：禁食时间越长，攻击比例越高、反应越快，3小时后趋于稳定；恢复进食则能逆转这一行为。这种攻击只针对幼崽，不影响对猎物或成年鼠的攻击，也不是由应激引起（焦虑和活动水平无变化），说明是饥饿本身直接触发了行为转变。研究发现ArcAgRP是关键驱动者，激活它们能让饱食小鼠也攻击幼崽，抑制它们则减少饥饿引发的攻击。光纤记录显示，ArcAgRP在接触幼崽时被激活，但模式更像面对同类而非食物，说明幼崽未被当作“食物”。全脑筛查发现，攻击小鼠在5个与亲代行为相关的脑区中神经活动（FOS）更低，提示ArcAgRP可能通过抑制亲代环路来“解除刹车”，释放攻击行为。进一步实验锁定：ArcAgRP → MPOA这一通路专门调控幼崽攻击，提前持续激活它，足以让所有饱食小鼠转为攻击；而投射到LPOA或PVH的通路只影响进食，不影响社会行为。总之，饥饿通过ArcAgRP神经元特异性抑制MPOA亲代环路使未交配雌鼠将幼崽从“需照顾的对象”转变为“攻击目标”，揭示了生理状态如何精准切换社会行为模式。

图2 动情周期状态决定了MPOA中行为转换的概率

研究发现，饥饿仅在部分雌鼠中引发对幼崽的攻击，并非因为饥饿程度不同，而是受动情周期调控：攻击行为在间情期（孕酮/雌二醇比值高）最常见，在动情期（比值低）最少。关键不在于激素绝对水平而在于P4/E2相对比值，该信号被MPOA感知，此处富集雌激素受体ESR1和孕酮受体PR。在MPOA特异性敲除Esr1使所有饥饿小鼠转为攻击（100%），而敲除Pgr则显著抑制攻击（23%），证实MPOA通过整合P4/E2比值判断生殖状态。值得注意的是，仅改变激素信号不足以触发攻击，必须与饥饿信号共存；且动情状态不影响摄食，说明卵巢激素在此主要调节亲代行为而非食欲。综上，饥饿与生殖状态在MPOA交汇，共同决定雌鼠对幼崽的行为选择。

图3 MPOA神经元编码一种攻击状态

研究发现，MPOA神经元在静息状态下活性越低，越容易引发对幼崽的攻击行为。通过微型显微镜在小鼠与幼崽互动时进行活体钙成像，发现攻击性小鼠（多处于间情期，P4/E2比值高）的MPOA基线活动显著低于非攻击性小鼠（多处于动情期），且这种差异在饥饿前就已存在，反映生殖状态的影响。虽然饥饿在脑片中会抑制MPOA活性，但在体成像未直接观察到这一变化，攻击性小鼠的MPOA对幼崽嗅探和理毛的反应明显减弱，说明整体兴奋性下降。更重要的是，MPOA在攻击过程中并非简单“开/关”，而是进入一种持续、稳定的神经状态。随着攻击次数增加，MPOA活动进一步被抑制且抑制程度能预测下一次攻击发生的时间，说明该状态具有自我强化特性。有趣的是，雄性小鼠（天生有杀婴倾向）也表现出类似的MPOA攻击状态，且部分神经元同时参与亲社会（如理毛）和攻击行为，提示二者可能共享神经基础。最终发现：饥饿与动情状态通过降低MPOA兴奋性，重塑其对幼崽的神经表征，表征改变越大攻击越快出现。这说明，MPOA不仅是亲代行为中心，也能动态切换为“攻击模式”，而这种切换由内部生理状态共同调控。

总结

本研究揭示了一种神经机制，阐明内部状态如何赋予个体在与幼崽互动时的行为灵活性，为探索大脑如何整合其他内部状态提供了概念框架。也挑战了MPOA仅促进亲代行为的传统观点，为理解社会行为的灵活性及其在精神或代谢疾病中的失调提供了新视角。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09651-2