成像期間,實驗動物的伴侶偏好明顯
在伴侶偏好測試中,實驗鼠會特征性的偏好選擇與單一伴侶進行互動。我們在田鼠情感連結形成的全過程中選取3個時間點進行20min伴侶偏好測試,并對其進行了鈣成像記錄。第一個時間點在田鼠尚未性成熟(day0),第二個在田鼠交配和同居短時間后(day6),第三個是田鼠交配和同居長時間后(day20)(圖1G)。如預期,幼鼠在配偶前沒有表現出伴侶偏好好,在配偶同居之后,顯示并增強了伴侶偏好。特別是在長期同居后,田鼠在伴侶身邊花的時間比陌生鼠更多(圖1)。相應的,它同伴侶以及陌生鼠周圍逗留的時間長度與實驗時期高度相關。交配后,田鼠在伴侶旁單詞逗留的時長也高于陌生鼠(圖1I和2A)。他們還檢查了實驗鼠分別在伴侶和陌生鼠房間逗留時與被拴田鼠的平均距離。發現在配偶后,實驗鼠跟伴侶鼠靠得更近(圖1J)。因此在整個互動環節,在平均社交時長和與拴系鼠的距離上,均顯示了伴侶偏好的形成。這些數據顯示長時間同居會引起更強壯的情感連結,這也引出了另一個問題:情感連結的增強是否在NAc神經活動也上有所顯示?
由于擔心記錄時間過短和成像記錄附著物可能會影響伴侶偏好性的檢測,因此,在同居短時間和長時間兩個點(days 7 and
21)進行成像記錄后,研究人員接著進行了常規3小時的伴侶偏好實驗。在前后兩個測試中均觀察到了伴侶偏好,還發現與伴侶互動時間占總時間的比例在兩個時間點是相關的,這在成像期間的實驗中沒有發現。與20-min測試不同,短期同居小鼠在3小時實驗中對伴侶的偏好也很明顯。這表明了常規3小時伴侶偏好實驗比前面的20分鐘實驗更敏感和穩定,總體來說,這些數據確認了田鼠在配對和同居后對伴侶的偏好開始產生并持續增強。
實驗鼠在與拴系的伴侶和陌生鼠進行互動時,NAc神經元群體活動沒有改變
基于人類神經成像的研究,研究人員假設一個已經配對的田鼠在和伴侶互動時,NAc神經活動會比和陌生人互動要高很多。但在記錄全部的鈣事件后,經過對數據進行變量控制處理,數據結果并不能倒推與實驗鼠互動的是伴侶鼠還是陌生鼠。他們將實驗中持續至少1s的互動行為稱作一次社交。幼年期田鼠對兩個陌生鼠的單次社交時長沒有變化;在配對后,實驗鼠和伴侶互動的社交時長明顯比同陌生鼠的長(圖2A)。用其他計量標準衡量實驗鼠與伴侶及陌生鼠的社交時長差異(圖1H–J),也發現同居、配對時間越久,差異越明顯(圖2A)。
圖2,實驗鼠在情感連結建立前后,在與不同的拴系鼠進行互動的全程均有強烈的神經鈣活動
他們發現細胞群的平均鈣活動發生率在第一次社交和在單次社交的起始時比較高(圖2B–D)。田鼠在與伴侶互動時,社交時長比與陌生鼠的長(圖2A)。要弄清楚這些差異的影響,他們選擇用一個混合效應模型,因為它完美的支持多協變量并且比標準線性模型可以更魯棒的兼容結構數據。他們把單次社交時長,社交次數,及不同成像階段,針對不同鼠,性別均設立固定權值,來實驗確定哪個變量對神經活動起著最顯著的影響。發現NAc在社交時有強活動,但在除去社交次數和社交時長兩個變量后,發現實驗鼠分別與伴侶和陌生鼠互動時的平均神經活動并沒有差異。經過一系列實驗,結果發現,大腦NAc編碼這種情感連結的不會是神經元群的活動強弱變化。