催产素经内侧前额叶增强大鼠疼痛共情的机制研究

Empathy refers to the ability to understand and share other’s emotional state. As a basic prosocial behavior, empathy not only exists in human beings, but also exists in rodents. Recent studies have shown that external oxytocin intervention can improve empathy in humans. Oxytocin may be physiological signals of empathy, but the mechanism is still unclear. Our previous work has demonstrated that empathy for pain exists only in familiar rats and medial prefrontal cortex(mPFC) plays a critical role in pain empathy. Our present experiments show that intralnasal oxytocin can trigger empathy for pain between unfamiliar rats, and this effect can be inhibitted by injecting oxytocin receptor antagonists into mPFC. Based on our previous studies, we propose the following hypothesisth that oxytocin neurons in hypothalamic paraventricular nucleus may directly project nerve fiber to mPFC and initiate empathy for pain by acting on oxytocin receptor. We will test the hypothesis by behavior test, molecular biology, electrophysiology and optical genetics method.

共情是一种感知他人情绪状态的能力。共情作不仅存在于人类，目前已有证据表明在啮齿类动物中也存在共情。有研究报道称外部催产素干预可以提升个体的共情能力，催产素可能是共情的生理信号，但其调节机理不清。本课题组前期研究结果已证明大鼠之间存在疼痛共情，大鼠疼痛共情反应仅存在于同笼熟悉大鼠之间，并且已证明疼痛共情反应可能由内侧前额叶介导。本课题组前期预实验结果显示催产素能促发陌生大鼠间疼痛共情，而且这种效应可以被内侧前额叶内微量注射催产素受体拮抗剂所抑制，因此我们提出以下假设：大鼠目睹同伴遭受疼痛时，下丘脑室旁核催产素能神经元存在向内侧前额叶直接投射并作用于该部位的催产素受体从而启动疼痛共情效应。因此本课题拟在前期大鼠疼痛共情研究的基础上，结合行为学、分子生物、光遗传、电生理等方法揭示催产素增强疼痛共情的神经机制。

共情是一种感知他人情绪状态的能力，作为一种涉及情绪和认知的高级脑功能活动，长期以来被认为是人类所独有的情感，其它低级动物间不存在共情，由于共情动物模型的缺乏，共情研究仅停留在现象的描述上，无法深入探讨其神经机制。我们实验室首次建立了大鼠疼痛共情模型，本课题在该模型的基础上，取得以下成果：.(1)通过不同疼痛示教模型，完成了大鼠疼痛共情模型稳定及有效性的鉴定，目前在大鼠鉴定出两种疼痛共情行为：传染性痛敏和共情性安慰行为，提出了评估大鼠出现疼痛共情行为的标准，为后续的疼痛共情神经环路的研究奠定了坚实基础。(2) 利用疼痛共情模型揭示了共情相关的机械性痛敏的外周神经机制，实验结果显示：与疼痛示教大鼠社交时，同笼观测大鼠蓝斑-去甲肾上腺素能系统激活，去甲肾上腺素释放增加，通过外周背根神经节上肾上腺素能α受体起作用，使机械伤害性相关的P2X3受体表达上调 ，进而介导疼痛共情反应相关的机械性痛敏的产生；内侧前额叶皮层作为交感系统的上位脑中枢结构，也参与了疼痛共情相关的机械性痛敏的产生和其对去甲肾上腺素系统的激活。(3) 证明催产素参与大鼠疼痛共情，并揭示了其参与疼痛共情反应的机制：血清内催产素水平的变化可能是大鼠产生疼痛共情反应的生理信号，内源性催产素分泌水平的降低不利于大鼠疼痛共情反应的产生；外源性催产素干预可促进陌生大鼠间疼痛共情反应的产生；催产素可通过mPFC的催产素受体介导大鼠间的疼痛共情反应。