eLife丨科学家揭示情感发声如何改变行为

在利用声音交流信号的社会互动中，信号的声学特征携带着情感信息。听者接收并分析声音信息，将其与以前的经验进行比较，识别这些信息的有效性，并以适当的行为作出反应。虽然先前的工作已经证明了一些神经调节剂，如多巴胺(DA)和乙酰胆碱(ACh)，在社会发声的产生中发挥作用，但目前尚不清楚这些和其他神经调节剂如何促进社会互动中的声音处理。

2024年7月15日，美国肯特州立大学生物医学科学学院Jeffrey J Wenstrup研究团队在eLife杂志发表题为《Emotional vocalizations alter behaviors and neurochemical release into the amygdala》的研究论文，该论文促进了人们对不同类型的神经信号如何不同地影响小鼠行为和杏仁核胆碱能/多巴胺能神经递质的理解，有助于今后对经验、性别、行为、荷尔蒙状态和神经调节之间复杂相互作用的研究。

为了研究发声如何影响BLA内的行为和神经化学物质的释放，作者首先开发了小鼠的喜爱(交配)和厌恶(约束)行为高度相关的声音刺激。作者选择了几个发声序列来形成一个20分钟的交配声音刺激，又从受约束小鼠产生的声音序列中，创建了一个20分钟的声音刺激。作者接下来想探讨，这些与不同的行为状态相关联的声音刺激，是否会引起不同的行为和神经调节剂释放到BLA。作者专注于神经调节剂ACh和DA，因为之前的研究表明，这些神经调节系统在积极和消极发声中相互作用。作者的实验结合了声音刺激回放、行为跟踪观察以及自由运动小鼠的BLA细胞外液微透析。

作者首先测试了交配和约束的声音回放是否导致雄性小鼠不同的行为和神经化学反应。作者观察到，两种行为，静止警觉和退缩，表现出对不同的播放类型的不同响应，在约束播放期间相对于交配播放，在刺激1期间增加。ACh和DA释放到BLA的模式也不同，这取决于发声播放的类型。在对约束发声的反应中，作者观察到在刺激1 和刺激2回放窗口期间的ACh浓度升高。然而，在两个回放期间，交配发声导致DA释放减少。DA与ACh释放表现出相反的模式。相比之下，5-羟色胺代谢物5-HIAA在回放两种声音刺激后没有明显的模式，组间也没有显著差异。这些结果表明，雄性小鼠的行为反应和ACh及DA的释放都受到社会发声的情感内容的调节。

有趣的是，有一种行为变化是发情依赖性的：在刺激 1 和刺激 2 期间，与雄性和非发情雌性相比，发情期的雌性表现出更多的退缩行为。作者对神经调节剂对交配发声回放的反应的分析揭示了播放发声过程中 ACh 水平的发情依赖性调节。在刺激 1 和刺激 2 期间，发情雌性的 ACh 浓度增加，而雄性和非发情雌性的 ACh 浓度降低。此外，在回放过程中，事后比较与Bonferroni校正显示，发情雌性与雄性和非发情雌性相比ACh显著升高，在所有三个实验组（雄性、发情雌性和非发情雌性）DA释放也升高，但组间无显著差异。与雄性组在约束和交配播放中类似，雌性的5-HIAA释放模式在交配声音播放期间没有明显的调制模式或组间差异。

BLA接收基底前脑强烈的胆碱能投射，作者的研究结果表明经验组动物在对厌恶声音的回放做出反应时，BLA中ACh释放增加。虽然ACh影响BLA中声音信息处理的确切机制尚不清楚，但ACh释放到BLA神经元的结果似乎增强了情绪处理过程中的唤醒。作者的研究结果与之前的工作相结合，提出了发声影响ACh释放并进而驱动行为反应的机制。BLA的胆碱能调节是通过BLA锥体神经元和抑制性中间神经元上的毒碱和烟碱ACh受体介导的。在BLA的感觉信息处理过程中，部分不重叠的神经元群对与积极或消极经历相关的线索做出反应。然后，这些神经元分别投射到与喜爱或厌恶行为有关的不同目标区域——伏隔核或杏仁核中央核。

乙酰胆碱和多巴胺之间的相互作用被认为形成了对外部刺激的行为反应。作者的研究结果支持这样一种观点，即多巴胺和乙酰胆碱的平衡可能调节对喜爱和厌恶听觉线索的适当行为反应。例如，经验组雄性在交配鸣叫回放过程中寻求奖励行为的增加可能是由于两种神经调节剂的不同释放——乙酰胆碱的减少和DA的增加。此外，缺乏这种差异释放可能是无经验组雄性小鼠缺乏这种反应的潜在原因。这支持了经验在调节这两种神经调节剂在整个BLA中的相互作用，以形成适当的行为中的作用。综上所述，BLA对情感刺激的行为变化很可能是先前的情感经历、激素状态、感官刺激内容和听觉动物性别夺多种因素相互作用的结果。

总结：

基底外侧杏仁核(BLA)是大脑情绪表达的中心，它首先在动物的内部状态下解释社会声音的含义，然后组织适当的行为反应，从而有助于声音交流。作者提出，当动物聆听社会发声时，乙酰胆碱(ACh)和多巴胺(DA)等调节性神经化学物质向BLA提供内部状态信号。作者在声音回放实验中测试了这一点，利用与交配或约束高度相关的情感声音序列，然后对BLA内的液体进行取样和分析，并观察成年雄性和雌性小鼠的行为反应。在雄性小鼠中，回放约束叫声增加了ACh释放，通常减少了DA释放，而回放交配序列则诱发了相反的神经化学释放模式。在非发情期雌性小鼠中，ACh和DA随交配回放的释放模式与雄性相似。然而，发情期的雌性表现出与警惕性相关的ACh增加，以及与寻求奖励相关的DA增加。

这些神经化学物质的释放模式和一些行为反应依赖于单个先前的交配和约束行为的经验。作者的研究结果支持一个模型，在这个模型中，ACh和DA为声音分析的BLA神经元提供上下文信息，BLA神经元将它们的输出调节到控制社会发声行为反应的下游大脑区域。这项研究促进了人们对不同类型的神经信号如何不同地影响小鼠行为和杏仁核胆碱能/多巴胺能神经调节的理解，有助于今后对经验、性别、行为、荷尔蒙状态和神经调节之间复杂相互作用的研究。

找实验方法，上脑声常谈