在哺乳動(dòng)物的世界里，雄性性行為是一個(gè)復(fù)雜且有序的過程，求偶、交配等一系列刻板行為，對(duì)物種繁殖起著關(guān)鍵作用。每個(gè)行為環(huán)節(jié)可能由獨(dú)特的神經(jīng)元機(jī)制調(diào)節(jié)。此前研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)側(cè)視前區(qū)、伏隔核等腦區(qū)與雄性性行為相關(guān)，但從爬跨到插入再到射精的行為轉(zhuǎn)換，其神經(jīng)機(jī)制尚不清楚。另外，多巴胺和乙酰膽堿信號(hào)在雄性性行為中雖有調(diào)節(jié)作用，可它們之間相互作用的具體機(jī)制，以及伏隔核在其中的作用、多巴胺動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制和功能意義，都有待深入探究，這也正是本次研究的重點(diǎn)。

此次研究團(tuán)隊(duì)成員來(lái)自多國(guó)科研機(jī)構(gòu)，專業(yè)背景多元。日本筑波大學(xué)科研人員在醫(yī)學(xué)方面提供支持并助力數(shù)據(jù)處理、奈良醫(yī)科大學(xué)專家探究神經(jīng)機(jī)制、中國(guó)北大與清華等機(jī)構(gòu)的研究人員在生命科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域貢獻(xiàn)見解以及美國(guó)德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心科研人員從分子遺傳學(xué)角度帶來(lái)新思路，多機(jī)構(gòu)與多專業(yè)人員的緊密協(xié)作推動(dòng)了研究順利進(jìn)行。

研究人員首先聚焦 DA 動(dòng)力學(xué)與雄性性行為的關(guān)系。他們以 C57BL/6J 雄性小鼠為研究對(duì)象，運(yùn)用纖維光度法，在小鼠伏隔核（NAc）的不同亞區(qū)域插入光纖，監(jiān)測(cè) DA 動(dòng)力學(xué)變化。給小鼠注射攜帶 GRABDA2m 傳感器的腺相關(guān)病毒（AAV），當(dāng)小鼠與發(fā)情期雌鼠互動(dòng)時(shí)，記錄 NAc 不同亞區(qū)域的 DA 信號(hào)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，vsNAc（伏隔核腹側(cè)殼）和 cNAc（伏隔核核心區(qū)）在雄性性行為各轉(zhuǎn)換階段，GRABDA2m 信號(hào)均增加。其中，只有 vsNAc 在插入過程中出現(xiàn) 1 - 2Hz 的節(jié)律性波動(dòng)，且與插入推力節(jié)律一致。這表明 vsNAc 可能是調(diào)節(jié)雄性性行為順序轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵腦區(qū)。

隨后，研究人員運(yùn)用運(yùn)用雙色霍亂毒素 B 亞基（CTB）介導(dǎo)的逆行標(biāo)記、纖維光度法記錄等技術(shù)展開深入探究。通過雙色 CTB 介導(dǎo)的逆行標(biāo)記，觀察伏隔核腹側(cè)殼（vsNAc）和伏隔核內(nèi)側(cè)殼（msNAc）的神經(jīng)投射來(lái)源；給 DAT-ires-Cre 小鼠單側(cè)注射 AAV-hSyn-DIO-GCaMP6s 并插入光纖，記錄多巴胺能神經(jīng)元活動(dòng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn) vsNAc 和 msNAc 分別接受來(lái)自前外側(cè)（al）和后內(nèi)側(cè)（pm）腹側(cè)被蓋區(qū)（VTA）神經(jīng)元的投射；alVTA 的多巴胺能神經(jīng)元活動(dòng)與 vsNAc 中的GRAB DA2m動(dòng)力學(xué)一致，但在插入過程中無(wú)節(jié)律性波動(dòng)，而 vsNAc 投射的多巴胺能軸突末梢的 GCaMP 動(dòng)力學(xué)與 vsNAc 中的GRAB DA2m動(dòng)力學(xué)相似，表明 DA 動(dòng)力學(xué)在 vsNAc 中是局部調(diào)節(jié)的。
 

圖1 vsNAc 中的 DA 動(dòng)力學(xué)與雄性性行為的序列轉(zhuǎn)變密切相關(guān)   

為了探究 vsNAc 中 ACh（乙酰膽堿）和 DA 的關(guān)系，研究人員采用免疫組織化學(xué)、雙纖維光度法、小波相干分析和快速傅里葉變換（FFT）分析等方法。對(duì) DATCre 小鼠進(jìn)行 ChAT 免疫組織化學(xué)染色；讓 C57BL/6J 雄性小鼠的 vsNAc 表達(dá) GRABACh 3.0 和 GRABγDA2m，同時(shí)監(jiān)測(cè) ACh 和 DA 動(dòng)力學(xué)變化；運(yùn)用小波相干分析和 FFT 分析其節(jié)律特征。研究證實(shí)，vsNAc 中存在膽堿能中間神經(jīng)元。在插入過程中，觀察到 ACh 和 DA 的雙節(jié)律，ACh 節(jié)律在插入前出現(xiàn)，并在插入暫停時(shí)持續(xù)，1.5 - 2.2Hz 的 ACh 節(jié)律在插入 - 射精轉(zhuǎn)換中起到關(guān)鍵作用。

圖2在插入過程中，vsNAc 中觀察到雙 ACh-DA 節(jié)律

接著，研究人員通過離體 NAc 腦片成像，結(jié)合光遺傳學(xué)和藥理學(xué)操作以及計(jì)算建模，深入探究 ACh 和 DA 信號(hào)的相互作用。給 ChATCre 小鼠的 vsNAc 注射相關(guān)病毒，進(jìn)行離體腦片成像和光遺傳學(xué)刺激；構(gòu)建計(jì)算模型模擬 ACh - DA 雙節(jié)律的產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)，ACh 信號(hào)可通過 nAChR 促進(jìn) DA 釋放，也能通過 mAChR 抑制 DA 釋放；DA 信號(hào)則通過 D1R 和 D2R 對(duì) ACh 釋放進(jìn)行雙向調(diào)節(jié)。計(jì)算建模結(jié)果表明，nAChR 和 D2R 信號(hào)對(duì)雙節(jié)律的產(chǎn)生至關(guān)重要。
 

圖3  離體 NAc 腦片成像揭示 ACh 和 DA 信號(hào)的相互調(diào)節(jié)

研究人員還利用 RNA 干擾（RNAi）技術(shù)進(jìn)行行為學(xué)測(cè)試和旋轉(zhuǎn)棒測(cè)試。結(jié)果顯示，shD2R 或 shChAT 表達(dá)使插入和射精頻率降低，潛伏期延長(zhǎng)，但不影響小鼠的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力。這表明 ACh 和 DA 信號(hào)在雄性交配行為中發(fā)揮著重要作用。
 

圖4計(jì)算模型表明，nAChR 和 D2R 信號(hào)是產(chǎn)生雙 ACh-DA 節(jié)律所必需的

最后，研究人員運(yùn)用光遺傳學(xué)技術(shù)結(jié)合纖維光度法記錄進(jìn)行研究。給 DATCre 小鼠的 VTA 注射 AAV-Ef1a-DIO-ChR2 或 AAV-Ef1a-DIO-eNpHR3.0 并插入光纖；給 ChATCre 小鼠的 vsNAc 注射相關(guān)病毒，進(jìn)行光遺傳學(xué)激活或抑制操作，同時(shí)監(jiān)測(cè) DA 動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明，增強(qiáng) vsNAc 中的 DA 釋放可促進(jìn)插入行為；DA 介導(dǎo)的對(duì) D2RvsNAc 神經(jīng)元的抑制對(duì)維持雄性性行為至關(guān)重要；ACh 信號(hào)能促進(jìn)插入和射精的轉(zhuǎn)換，激活 ChAT 神經(jīng)元可誘導(dǎo) DA 節(jié)律減慢并立即射精。
 

圖5光遺傳學(xué)激活向 vsNAc 的 DA 釋放可增加插入總持續(xù)時(shí)間

圖6在插入過程中光遺傳學(xué)激活向 vsNAc 的 ACh 釋放會(huì)導(dǎo)致 DA 節(jié)律特定減慢，隨后立即射精

研究最終得出結(jié)論：雄性小鼠 vsNAc 中的 ACh - DA 雙節(jié)律通過相互調(diào)節(jié)產(chǎn)生，并調(diào)控雄性性行為的順序轉(zhuǎn)換。ACh 信號(hào)促進(jìn)插入和射精轉(zhuǎn)換，DA 信號(hào)維持性行為。這一結(jié)論為理解雄性性行為的神經(jīng)機(jī)制以及相關(guān)性功能障礙研究提供了重要依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：Ai Miyasaka, Takeshi Kanda, Naoki Nonaka, el，ta,Sequential transitions of male sexual behaviors driven by dual acetylcholine-dopamine dynamics,Neuron,2025,,ISSN 0896-6273.

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