VMHvl-ACC神经环路在共情中的作用

Empathy refers to the ability to experience and understand other people's feelings. It is an important part of emotional cognition and memory. Abnormal levels of cognitive empathy are also one of the key features of mental illness such as schizophrenia. In our prior studies, we established an empathic pro-social behavior model in mice, and found that the disinhibition of SST neurons in ACC region mediated the empathic pro-social behavior. Furthermore, we found that the projection neurons in VMHvl region activated SST neurons in ACC region and inhibited empathic pro-social behavior in aggressive mice. Based on these findings, we will further investigate the role of VMHvl-ACC circuitry in empathy, and with the help of the two-photon imaging, optogenetic and chemogenetic techniques, we will reveal the synapse-cell-circuitry features of empathy. In addition, by revealing the neurological relationships between aggressive behavior in schizophrenia and abnormal empathy, we will provide a new strategy for the treatment of schizophrenia and provide innovative ideas for the neuropsychiatric disorders (medical significance), and provide a scientific basis for reducing antisocial behaviors and promoting pro-social behaviors (social significance).

共情是指能体会别人情感及理解别人感受的能力，是情感认知与记忆的重要组成部分。共情异常也是精神分裂症等精神疾病的关键特征之一。本课题组在前期工作中建立了小鼠共情性亲社会行为模型，发现对ACC区SST神经元的去抑制效应（disinhibition）介导了共情性亲社会行为；此外，我们还发现攻击型小鼠的VMHvl区神经元可通过激活ACC区SST神经元抑制共情行为。本项目将在前期工作基础上，以VMHvl-ACC神经环路在共情中的作用为突破口，通过在体双光子成像技术、光遗传学技术，化学遗传学技术等多种手段，在突触-细胞-环路等多个层面上对共情的神经环路结构、细胞类型、功能特征进行全面的研究。此外，我们通过揭示攻击型性格及精神分裂症小鼠共情水平降低的神经机制，将为精神分裂症的治疗提供新的策略，为情感障碍相关疾病的发病机制提供新的思路（医学意义），为减少反社会行为、促进亲社会行为提供科学基础（社会意义）。

帮助行为是一种以共情唤起为主要动机的高级认知共情表现形式，是一种亲社会行为，对个人和社会均具有重要意义。然而，其神经机制目前尚不清楚，影响因素也未被明确，目前仍未有合适的小鼠研究模型是重要的原因。.本研究首先设计了一套小鼠压杆解救被困同伴、帮助其脱离困境的帮助行为检测范式，首次发现小鼠可压杆解救被困的同伴，存在明确的帮助行为，且小鼠的这种帮助行为具有明确的偏好熟悉对象的特性，为后续的研究奠定了动物模型基础。基于建立的小鼠帮助行为模型，我们发现雌性小鼠的共情水平高于雄性小鼠，且其帮助行为对熟悉对象的偏好程度强于雄性小鼠；气味信息是影响小鼠帮助行为的重要因素，阻断气味信息则降低小鼠的共情水平，并改变帮助行为偏好熟悉对象的特性。进一步的c-Fos免疫荧光染色和在体双光子成像研究发现，前扣带皮层（anterior cingulate cortex, ACC）在小鼠在观察熟悉小鼠腹部疼痛时激活，可能编码小鼠对同伴状态的感知和共情唤起；且在小鼠解救熟悉小鼠前特异性激活，可能编码帮助行为的动机或决策；抑制ACC则降低小鼠的共情水平和改变帮助行为偏好熟悉对象的特性。.综上所述，我们通过建立小鼠帮助行为模型、综合运用多种记录和干预实验方法，明确了性别和气味信息是影响帮助行为的重要因素，并初步阐明了ACC对帮助行为的调控作用。