幼年經歷可能會終身影響你的社交能力：多巴胺與杏仁核在社交恐懼所扮演的角色

POSTED BY ARJANE KERKHOVEN ON THU 08 SEP. 2022 - 5 MINUTE READ

許多精神和發育相關疾病，包括自閉症、焦慮和抑鬱，通常都有一個共同點：社交行為紊亂。 儘管研究大腦對行為的影響並不容易，但來自美國和加拿大各個研究所的科學家提出了一種有趣的方法[1]。 他們利用病毒和光遺傳學試圖將某些大腦迴路與社交缺陷聯繫起來。

目前的研究已知，功能不良的神經迴路能夠導致社交互動缺陷，通常發生在各類型精神疾病中。 迄今為止的技術限制使得研究這些神經迴路是一件很困難的事，因此無論是正常的還是病態的神經迴路，人們對它們的發展知之甚少。

杏仁核 (Amygdala) 以及多巴胺 (Dopamine) 對於情緒與行為發展的作用

當前這項研究中的研究人員使用 TH-Cre 模式大鼠（此種大鼠經常用於研究神經退化性疾病），並使用野生型大鼠作為對照。 研究範圍主要聚焦在杏仁核的特定區域，這個區域在情緒反應中起主要作用，此項研究將使用低週齡幼年大鼠來觀察它們的社會行為與社會化發展。

研究低週齡組動物的目的是為了調查杏仁核及其中的多巴胺的作用是否會影響到社交能力與社會行為的發展，以揭示生命早期出現的社交缺陷，並探討此影響是否為終生有效。

杏仁核訊息傳遞是如何運作的？

判斷定特定型式的社交刺激是否構成威脅（不利）是通過基底外側杏仁核（Basolateral amygdala, BLA）來完成的，BLA從腹側被蓋區（ventral tegmental area, VTA）接收大部分多巴胺。 它們共同構成 VTA-BLA 迴路。 若多巴胺過多，威脅/安全評估的功能可能會出現異常甚至是受損。

與照顧者有關的人類嬰兒早期創傷可能會對這個系統產生嚴重影響，例如父母的不當照顧或是共同受虐。 因此科學家們想使用大鼠模擬出此類情境，並採用光路解剖技術來研究這些幼鼠的神經系統是否有改變或異常。

幼鼠發育期間的社會逆境 (Social adversery)

幼年照顧期間給予厭惡刺激

在這個實驗中，使用了Long-Evans大鼠幼鼠。 它們在出生的前8天都會被正常飼養，在第8天後，其中一半的大鼠窩會實施到逆境飼養，其中籠內墊料厚度減少到只剩 1.2 公分（對照窩則具有5-7 公分厚的墊料，是相對舒服的環境），這樣的情況會持續到幼鼠出生第12天後。 請參閱 Opendak 等人的論文 [1]，了解本研究中使用的完整材料和方法。

墊料的減少可能會導致母鼠粗暴地對待幼崽，因為母鼠無法在幼鼠保持正常體重增長的同時搭建適當的巢穴。 這種處置的目的就是在新生幼鼠很小的時候就因惡劣的環境造成社會逆境。

電擊刺激

在出生第12天時，幼鼠會被分成 3 組：單獨電擊、和母鼠一起被電擊，以及控制組。 每隻幼鼠都被單獨放入一個透明容器中，或者與它們各自的媽媽一起放入一個透明容器中並接受電擊， 控制組仍然會被放入容器但不接受電擊，母子同籠的測試組在電擊期間母鼠的反應不作參考。

這一階段將持續 5 天，每天的特定時間會讓幼鼠們接受電擊，電擊期間幼鼠的超聲波發聲、每次電擊的肢體運動（4 條肢體 + 頭部）將會被記錄下來，並使用 Noldus 的 EthoVision XT 測量其活動力。 超聲波發聲是幼鼠痛苦的衡量標準，在引發母鼠護理行為方面發揮著重要的作用。

超聲波與非典型母鼠育幼行為的關連

研究人員發現，在電擊的第一天，有母鼠在場的幼鼠發出的超聲波比被單獨電擊的幼鼠少。 然而，隨著為期 5 天的測試繼續，這種差異消失了，即使有母鼠陪伴，幼鼠也叫的一樣淒慘。 

與對照組相比，逆境飼養的幼崽在超聲波發聲方面沒有發現任何差異，在這些組中也沒有發現對母親的顯著非典型行為（例如睡在母親背後或不接近母親等疏離行為）。 然而，這些非典型行為在那些電擊期間媽媽也在場而感到震驚的幼崽中明顯可見，母子同籠的幼鼠在被電擊過後出現了明顯的疏離母親的行為。

進行社交互動實驗 (Social interaction tests)

這些幼鼠在出生13天後接受了母子社交互動測試。 在 30 分鐘內，幼鼠與被麻醉的母鼠在一起，並對幾種行為進行記錄：吸吮乳頭的時間、窩在媽媽肚子旁的時間、刻意背對媽媽，以及其他幼鼠典型行為行為。

另一組實驗在幼鼠斷奶後進行（幼鼠在出生21天後斷奶），幼鼠在出生後22-23天時在標準的 3 室社交互動行為箱中進行測試。 經過 5 分鐘的適應後，一隻同窩幼鼠和一隻新同伴被放入兩個帶孔的小金屬盒子中，分別放在兩個側室。 然後測試動物將有 10 分鐘的時間進行探索並與另外兩隻幼鼠戶動。 期間研究人員使用 Noldus EthoVision XT自動記錄和分析與測試對象其他幼鼠鼻子接觸的持續時間、在每個室中花費的平均時間和活動力。

進行腦部手術

為了要更好釐清這些幼鼠的腦袋中發生了什麼事，這些幼鼠還接受了兩次腦部手術，一次進行光遺傳學操作，另一次進行微透析，以便為它們進行社會行為測試做好準備。 出生13天後的微透析（在出生10-11天將探針植入 BLA進行採樣）表明，與母鼠一同被電擊會使幼鼠多巴胺釋出量顯著增加，然而在單獨被電擊的幼鼠身上並沒有這種差異。綜合以上行為實驗與多巴胺濃度量測結果，研究人員得知了杏仁核透過調控多巴胺分泌改變了幼鼠對母鼠與其他同齡同伴的社交行為與態度。

光遺傳學實驗

準備光遺傳學操作的手術在出生後第一天即開始進行，每隻幼鼠的杏仁核中都接受了一劑特別的病毒，這些病毒要嘛是對照組，要嘛是含有能夠抑制（Arch）或增強（ChR2）杏仁核活性的基因。 TH-Cre 幼鼠和野生型幼鼠各自感染了三種病毒中的一種，因此總共有六種病毒組合。 

每種病毒都包含一個“光開關”，一旦使用特定頻率的雷射光照射病毒感染的部位，那些被病毒感染的特定腦區就會被活化或抑制。 幼鼠在出生後8-12天這期間，進行了電擊程序和行為評估（如上所述），在出生後第13天，每隻幼鼠的 BLA 中都接受了光纖植入，用於在特定時機活化杏仁核增加多巴胺的分泌。

手術完成後，幼鼠與母鼠一起接受了社交測試（出生後14-15天）。 之前所提到的出生第13天的社交行為實驗，幼鼠在被電擊後會刻意疏遠母鼠的現象，若對象是植入了可抑制杏仁核活性病毒之幼鼠，則研究人員可通過用 532 nm 光照射抑制BLA活性來改善此社交抑制的情形。使用  EthoVision XT，亦可自動分析並明顯比較病毒開關被“開啟”和“關閉”之間的行為差異。

結論

這項研究表明，VTA-BLA 大腦迴路確實與幼鼠與母親及其同齡人的社交行為減少有關。 該迴路將在幼年期與母鼠一起經歷的社會逆境中變得過度參與，但在單獨經歷的逆境中則不會。簡而言之，母子一起受苦反而會使得幼鼠杏仁核過度活化，分泌更多的多巴胺，而過多的多巴胺會抑制幼鼠社交行為的建立。 因此，VTA-BLA迴路可能是治療精神疾病造成的社交互動缺陷的一個很好的新治療目標。 如果這種逆境重複發生，母鼠安撫幼鼠的能力可能就會下降。

參考文獻

1. Opendak, M., Raineki, C., Perry, R. E., Rincón-Cortés, M., Song, S. C., Zanca, R. M., ... & Sullivan, R. M. (2021). Bidirectional control of infant rat social behavior via dopaminergic innervation of the basolateral amygdala. Neuron, 109(24), 4018-4035.