内侧视前区T型钙离子通道表达和簇放电模式对小鼠求偶行为的影响

Male animal exhibits stereotyped mating behaviors, which could be regulated by steroid sex hormones and rarely be observed in females. However, the hormone-activated molecular mechanisms that control the neural activity and the function of neural circuits, resulting in sexually dimorphic innate behaviors remain poorly defined. Male-typical mating behavior is controlled by medial preoptic area (mPOA), which expresses abundant sex hormones receptors. Our primer work showed that compared to female, male mPOA neurons expressed more T-type calcium channels and displayed more rebound in slice electrophysiological properties, and castration in male mice could decrease the expression of T-type calcium channels in mPOA. So we presume that male sex hormones could upregulate the expression of T-type calcium channels, then increase bursting firing, finally promote mating behavior. To test our hypothesis, we will use male mice, female mice, castrated male mice and testosterone treated female mice, and: (1) perform in situ hybridization on slices containing mPOA to observe the effect of testosterone on the expression of T-type calcium channels; (2) perform in vivo multiple-channel recording to investigate the correlation between neuronal firing pattern and male mating behavior; (3) down regulate the expression of T-type calcium channels through shRNA interference, then perform in vivo recording and behavior test, to define whether the functional T-type calcium channels contribute to neural activity and mating behavior. Taken together, we plan to illustrate the effect of T-type calcium channels and neuronal firing pattern of mPOA on mating behavior.

雄性特有的求偶行为受性激素的调控，然而性激素是如何调控基因表达进而影响神经元放电从而影响行为输出的尚不清楚。位于下丘脑前端的内侧视前区（mPOA）表达大量的性激素受体，在控制雄性求偶行为中起重要作用。申请人前期工作发现，与雌鼠相比，雄鼠mPOA神经元表达更多的T型钙离子通道，而去势雄鼠的T型钙离子通道的表达则降低。由此，我们推断雄性激素可能通过上调T型钙离子通道进而增强mPOA神经元的簇放电，从而促进雄性求偶行为。为验证此假说，本研究拟在雄鼠、雌鼠、去势雄鼠和雄性激素处理的雌鼠中：1.通过原位杂交观察雄性激素水平对T型钙离子通道表达的影响；2.通过在体多通道记录观察mPOA神经元放电模式和雄性求偶行为的关系；3.通过RNA干扰的方法降低mPOA T型钙离子通道表达，观察其对神经元电活动以及求偶行为的影响。旨在阐明内侧视前区T型钙离子通道表达以及mPOA放电模式对雄性求偶行为的影响。

雄性特有的求偶行为受性激素的调控，然而雌雄小鼠都具有表现出雄性特有的求偶行为的潜能。位于下丘脑前端的内侧视前区（mPOA）表达大量的性激素受体，在控制雄性求偶行为中起重要作用。申请人前期工作发现mPOA神经元T型钙离子通道介导的钙电流存在雌雄差异，然而性激素是如何调控基因表达进而影响神经元放电从而影响行为输出的尚不清楚。申请人通过检测雌雄小鼠、去势雄鼠和给予睾酮处理的雌鼠mPOA T型钙离子通道主亚基Cacna1g的表达，发现雄性激素对于Cacna1g的高表达是必要非充分的。给予睾酮处理的雌鼠有增加雄性特有求偶行为的趋势，说明雄性激素可以不依赖Cacna1g的表达来调控雄性求偶行为，而雄鼠mPOA高表达的Cacna1g可能是发育特定阶段形成的，还有待研究。通过对雌雄小鼠和去势雄鼠的mPOA进行在体电生理记录，发现雄鼠本底簇放电比例较低，但给予发情期雌鼠后雄鼠神经元簇放电的比例会显著增加。T型钙离子通道会影响神经元的簇放电。采用shRNA敲低雄鼠mPOA神经元Cacna1g的表达后，本底簇放电的比例增加了，但给予发情期雌鼠不能引起雄鼠神经元簇放电比例的增加，减少了雄鼠的求偶行为。综上所述，雄鼠mPOA神经元可以通过高表达的T型钙离子通道增加遇到雌鼠后的簇放电，从而产生较多的求偶行为。. 在我们的研究结果中，低表达的T型钙离子通道的神经元在本底状态下反而有较高的簇放电比例，但在接受发情期雌鼠刺激后没有增加簇放电的比例，也减少了求偶行为的表现。这表明神经元的放电模式的改变，而非特定范围的簇放电比例，可以调控动物的行为状态，为我们理解神经网络的编码机制提供了新的角度。