摘要：社交活动是哺乳动物的一种本能行为，对于个体和种群的生存、繁衍和延续至关重要。然而，个体在面临自身内在生理需求与外部生存环境的双重挑战时，需要灵活地做出正确的社交决策，以实现自身利益的最大化。尽管目前已有大量研究探讨了社交决策的神经调控机制，但个体内在需求与外部

点评丨段树民（中国科学院院士）、罗敏敏（北京脑科学与类脑研究所）、李晓明（浙江大学）

社交活动是哺乳动物的一种本能行为，对于个体和种群的生存、繁衍和延续至关重要。然而，个体在面临自身内在生理需求与外部生存环境的双重挑战时，需要灵活地做出正确的社交决策，以实现自身利益的最大化。尽管目前已有大量研究探讨了社交决策的神经调控机制，但个体内在需求与外部环境信息如何在神经系统中进行整合、如何协同编码其社交决策尚不清楚。

在社交活动中，社交对象的性别是影响社交决策的一个重要维度。与异性个体的社交对于交配、繁殖和种族延续至关重要，而同性社交则在个体健康、情感支持、协同合作及提高生存资源获取能力等方面发挥着关键作用。然而，关于社交活动性别偏好的神经决策机制，以及外部环境是否影响、如何影响性别偏好性，目前仍不清楚。

2025年01月10日，西安交通大学王昌河教授团队在Science杂志上发表了一篇题为“Sexually dimorphic dopaminergic circuits determine sex preference”的研究论文。该研究首次证实，成年雄鼠和雌鼠（非发情期）在正常生理条件下均表现为雌性社交偏好，在面临生存威胁时，它们均会转变为雄性社交偏好，中脑多巴胺（DA）奖赏系统是决定这一行为决策的核心机制，但雄性个体与雌性个体采用了不同的环路决策机制（性别二态性）。雄性个体腹侧被盖区多巴胺能神经元（VTADA）向伏隔核（NAc）投射的奖赏环路（生殖繁衍的内在需求）介导了其雌性社交偏好，而DA向内侧视前区（mPOA）投射的防御环路（响应外在生存威胁）则介导了其雄性社交偏好，两个环路之间的竞争与平衡决定其最终的性别选择决策；在雌性个体中，其雌雄偏好性均由VTADA-NAc奖赏环路介导，该环路中DA神经元的放电模式（紧张性放电促进雄性偏好、时相性放电介导雌性偏好）决定了其社交性别偏好。

1.外界生存威胁改变雄雌个体的社交性偏好

作者采用三箱社交实验发现，成年雄鼠与雌鼠（非发情期）在正常生理条件下均表现为雌性社交偏好。然而，当社交环境中引入狐狸尿主成分三甲基噻唑啉（TMT）等生存威胁时，雄鼠与雌鼠均由雌性社交偏好转变为雄性偏好。为明确这一社交决策转变是否为嗅觉通路的特异性表现，作者进一步借助条件恐惧实验（足底电刺激）偶联的环境与声音信号，发现视觉和听觉通路介导的生存威胁信号也可将小鼠的社交偏好由“亲雌”转变为”亲雄”，表明不同的感觉信号通路均可介导外界生存压力，参与社交决策调控。以上结果表明，动物的社交决策是动态变化的，会根据其内在生理需求与外界环境条件改变而做出动态调整，以期在社交活动中获得最大的生存效益。

2.外界生存威胁导致多巴胺（DA）环路的性别二态性变化

为揭示小鼠社交性偏好转变的环路机制，作者通过c-Fos染色发现中脑DA神经元（VTADA）及其下游环路的活性变化与之密切相关。有意思的是，雄鼠的活性改变主要发生在DA神经元及其下游中脑视前区（mPOA，参与防御、交配和父性行为），而雌鼠的改变则主要发生在DA及其下游伏隔核脑区（NAc，奖赏中心），表明雄雌个体可能采用了不同 的中脑DA神经环路介导其社交性偏好转变。

3.DA系统介导社交性偏好转变

为进一步证实VTADA神经元与社交性别偏好的关系，作者利用钙信号光纤记录方法实时监测社交过程中VTADA的神经活动，发现雌雄鼠与雌性社交时均会触发更高的DA神经元兴奋性，而在TMT条件下，与雄性社交偶联的DA神经元兴奋性显著增强，且采用化学遗传学方法兴奋VTADA神经元可直接将“亲雌社交”转变为“亲雄社交”，提示VTADA系统可能是社交性偏好的决策中心。

4.DA环路性别二态性变化与性偏好

为验证DA系统在性别偏好中的核心作用，作者利用病毒示踪偶联的双色钙信号光纤记录，同步监测了投射到mPOA与NAc脑区的两个VTADA神经元亚群的活性。研究发现，雄鼠与同性社交可激活VTA-mPOA防御环路中的DA神经元，与异性社交则可激活VTA-NAc奖赏环路中的DA神经元；而在TMT（生命威胁）环境下，VTA-mPOA环路被增强，VTA-NAc通路被抑制，雄鼠的雌性偏好转变为雄性偏好。这些结果提示，雄鼠可能通过奖赏通路（VTA-NAc）和防御通路（VTA-mPOA）的竞争与平衡决定其性别选择的社交决策。与此相反，雌鼠的VTA-mPOA环路与其双性社交活动均无明显关联，而无论与雌性还是雄性社交，均能激活VTA-NAc投射环路，但与雄性社交偶联的钙信号相对较弱、持续时间更久（对应低频持久的相位性放电），而其与雌性社交偶联的钙信号则更强、动力学变化更快（对应瞬时高频的时相性放电）；然而，TMT暴露显著增强了雄鼠社交偶联的钙信号且抑制了雌鼠偶联的钙信号，但两者的动力学特征并没有明显改变，提示雌鼠可能通过VTADA-NAc环路放电模式的切换（相位性放电vs时相性放电）决定其性别偏好。

5.雄鼠通过DA环路的竞争平衡编码其社交性偏好

为进一步明确DA环路在雄鼠性偏好中的调控作用，作者通过化学遗传学手段分别操纵VTADA-mPOA和VTADA-NAc投射环路。研究发现，激活VTADA-mPOA防御环路促进了其雄性偏好，而化学抑制该环路则可逆转TMT 环境下雄性动物对同性的偏好，表明VTADA-mPOA环路是介导雄鼠同性社交偏好的关键机制。相反，化学激活VTADA-NAc奖赏环路可将TMT 场景下的雄性偏好逆转为雌性偏好，而抑制该环路则抑制了雄鼠的雌性偏好。以上结果表明，奖赏通路（VTADA-NAc）和防御环路（VTADA-mPOA）之间的竞争平衡（代表其内在生理需求与外部威胁之间的动态平衡）决定了雄性动物的社交性偏好。

6.雌鼠通过DA奖赏通路放电模式的切换编码其性别偏好

为验证VTADA-NAc奖赏环路的放电模式在雌鼠性偏好中的调控作用，作者通过光遗传方式对VTA-NAc投射环路分别以紧张性放电和时相性放电模式进行光刺激。结果表明，时相性光刺激进一步增强了雌鼠的雌性偏好，而紧张性光刺激则将其雌性偏好转变为雄性偏好。进一步，作者通过微碳纤电极电化学记录和电生理记录发现，时相性放电可触发DA高浓度快速释放，选择性激活NAc区D1R神经元，进而促进雌鼠的雌性社交偏好；而紧张性放电则导致DA持续低浓度释放，对D2R神经元的抑制性增强，进而促进其雄性社交偏好。因此，雌性个体通过DA奖赏通路（VTADA-NAc）放电模式的切换选择性调控下游神经元，最终决定其社交性偏好。

综上所述，本研究综合运用神经环路示踪技术、在体双色光纤记录、电生理与电化学记录、社交行为检测等，发现雄雌个体在正常生理条件下均表现为雌性偏好，但在生存威胁下则会转变为雄性社交偏好，雄性个体采用VTADA-mPOA（防御环路）与VTADA-NAc（奖赏环路）两条DA投射环路的竞争与平衡决定其社交性偏好，而雌性个体则采用VTADA-NAc奖赏环路不同放电模式的切换决定其社交性偏好。该研究不仅明确VTADA神经元是编码社交决策的关键枢纽，还揭示了社交性偏好的DA性二态神经环路新机制，建立了社交行为的神经环路决策新机制，并为理解内在生理需求与外部生存环境协同调控本能行为的神经环路信息整合机制提供新范式，为理解雌雄个体间的情感与行为差异提供全新视角，为相关脑病的性别差异性治疗提供理论支持。

社交性别偏好的多巴胺性二态性环路机制

（图源：Anqi Wei, et al., Science, 2025）

西安交通大学王昌河教授为本文的通讯作者，西安交通大学徐华栋副教授、西南医科大学康新江教授和张春祥教授为共同通讯作者。西安交通大学博士后韦安琪、博士生赵安然、博士后郑超文和董楠为本文的共同第一作者。西安交通大学分析测试中心郝英工程师协助完成Confocal成像数据的采集。中山大学李勃兴教授、空军军医大学王文挺教授为本研究提供了宝贵意见和帮助。

Science期刊对本文进行特别推荐，且同期发表perspective文章对本研究进行了亮点专评。

评述文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu7946

专家点评

段树民（中国科学院院士）

社交活动是社群动物间高度保守的本能行为，对于个体的生存和繁衍至关重要。为适应自身生理需求与外界生存环境的动态变化，动物需要实时、动态地调整自己的社交决策，以在社交活动中获得最大的生存效益。然而，自身生理需求与外界生存条件如何协同调控社交决策尚不清楚。社交对象的性别、年龄、生理状态、健康状况、社群地位等是影响动物社交决策的重要因素。因此，社交决策不仅包括是否社交、社交时间、社交地点、社交方式等社交抉择，也包括社交对象的选择。如,异性间社交是动物进行交配、繁殖等重要生理需求的基础，同性社交则是维持集体摄食、群体防御、心理慰藉、群体协作等社交支持活动的重要方式。然而，动物选择同性或异性社交的神经编码机制仍是本领域函待解决的关键科学问题。

西安交通大学王昌河团队通过创新行为学范式，发现雄性和雌性个体在生理条件下均表现为雌性社交偏好，但在面临生存威胁时均转变为雄性社交偏好，表明动物的社交决策会根据其内在生理需求与外界环境条件改变而做出动态调整以获得最大的生存效益。进一步，该研究发现，作为奖赏与情感中枢的腹侧被盖区多巴胺神经元（VTADA）则是介导雌雄个体社交性别偏好转换的关键枢纽。令人惊奇的是，雄雌个体采用了截然不同的DA环路机制对社交性偏好进行神经编码：雄性个体通过VTADA-伏隔核（NAc）投射环路（奖赏通路）和VTADA-内侧视前区（mPOA）投射环路之间的竞争性平衡决定其性偏好，而雌性个体则利用VTADA-NAc奖赏环路放电模式的转变（从正常条件下的相位放电到威胁环境下的强直放电）选择性调控DA下游通路（相位放电促进DA-D1R传递，强直放电主导DA-D2R传递）进而决定其社交性别偏好。因此，该研究不仅阐明了VTADA神经元在放电模式改变和神经环路整合模式上的性别二态性，还揭示了DA系统二态性转变在机体应对生存威胁时动态调整其社交决策中的重要作用。

总之，该研究不仅确立了DA系统在编码社交决策中的关键作用，还解析了机体编码社交性别偏好的性二态DA环路机制，并为内部生理需求和外部环境信息如何进行神经整合并编码社交决策提供新的研究范式和理论基础。鉴于DA系统在情绪调控、行为决策、动机、运动、睡眠、代谢与认知功能中均发挥着重要的调控作用，该工作不仅对理解DA系统生理功能做出了关键里程碑式贡献，也为相关重大脑病的性别差异性治疗提供重要参考，是近年来本领域不可多得的重要原创性发现，并将对本领域的理论发展产生重要推动作用。

专家点评

罗敏敏（北京脑科学与类脑研究所）

多巴胺系统作为大脑中至关重要的神经递质系统，在进化上高度保守，负责调控奖赏、情绪、社交行为和运动等多种生理功能。其功能紊乱与焦虑、抑郁、成瘾、社交恐惧、动机缺乏及帕金森病等多种神经和精神疾病密切相关。多巴胺奖赏系统的重要性不仅体现在其作为外界正负向刺激信息的重要整合中枢，还因其广泛投射至多个关键脑区，调控各种生理功能。

社交行为在进化上高度保守，是脑科学领域的研究热点，相关神经调控机制在近十年来取得显著进展。中脑多巴胺奖赏系统被认为是社交行为调控的核心枢纽，并在此基础上形成了“社交奖赏”等重要理论突破。然而，该系统是否参与社交决策的调控，以及外界环境信息如何通过该系统重塑社交决策，仍是该领域亟待解决的关键科学问题。

西安交通大学王昌河教授团队与西南医科大学康新江团队最新在Science杂志上发表的题为“Sexually dimorphic dopaminergic circuits determine sex preference”的研究论文，揭示了腹侧被盖区多巴胺（VTA DA）神经元在社交偏好及其转换中的关键作用。研究发现，雌雄小鼠在自然环境中均表现出对雌性的社交偏好，但这种偏好可被外界生存压力所逆转。

作者通过多种精细的环路解析实验发现腹侧被盖区多巴胺（VTA DA）神经元是介导社交偏好及其转换的重要调控中枢，且其下游神经环路机制呈现出性别二态性特征。对于雄性小鼠，VTA DA神经元向伏隔核（NAc）的投射介导其对雌性小鼠的社交偏好，而向内侧视前区（mPOA）的投射则介导其对雄性小鼠的社交偏好。在正常生理状态下，VTA DA-NAc投射占主导地位；而在外界生存压力下，VTA DA-mPOA投射增强，导致雄性小鼠表现出对同性个体的社交偏好。对于雌性小鼠，VTA DA-NAc投射通过不同放电模式的切换调控其社交偏好的转换：高频短暂的时相性放电模式诱导雌性偏好，而低频持续的紧张性放电模式则诱导雄性社交偏好。

该研究通过巧妙的行为学设计，结合神经环路示踪技术、在体双色光纤记录等前沿技术，首次明确了VTA DA神经元不仅是社交决策的调控中枢，还是外界生存压力调控社交决策的关键中枢。研究揭示的编码性偏好的性二态性多巴胺环路，为理解外界环境与内在生理需求如何进行神经整合提供了新视角和新范式，同时也为社交决策等本能行为的性别差异编码机制提供了新理论和新思路，并为相关疾病的性别差异性治疗提供了理论支持。总之，该研究是理解社交决策神经编码机制的一项原创性突破，也为全面理解多巴胺系统的生理功能提供了重要科学进展。

专家点评

李晓明（浙江大学）

先天性社交行为对个体获取外部资源和应对生存威胁等至关重要，直接影响个体和群体的生存与繁衍。个体在面临内在生理需求与外在环境冲突时，需要进行多维度且动态的社交决策，以便在社交活动中获得最大的生存效益。尽管已有大量有关社交决策机制的研究工作，但内在生理需求与外部环境信息如何进行神经整合并编码社交决策，仍是本领域的未解之谜。同时，在社交互动过程中，选择合适的社交对象至关重要，而社交对象的性别则是影响其行为决策的重要因素。异性社交是动物进行交配、繁殖和维持种族延续的重要基础，而同性社交而则在共同防御外界压力、个体间进行心理慰藉、联合获取外部资源的重要途经。然而，社交性别偏好的神经决策机制及外部环境对其协同编码的神经机制，目前还知之甚少。

西安交通大学王昌河团队联合西南医科大学康新江团队在Science杂志上发表了题为“Sexually dimorphic dopaminergic circuits determine sex preference”的研究论文。该工作综合运用神经环路示踪技术、在体双色光纤记录、电生理与电化学记录等，首次发现雄性和雌性个体均表现出雌性社交偏好，但在面临生存威胁时均转为雄性偏好，进一步发现腹侧被盖区多巴胺（VTADA）神经元不仅是调控雄雌个体性别偏好的重要枢纽，也是整合外部环境信息输入实现性偏好转变的重要机制。非常有趣的是，该研究还揭示了介导雌雄个体社交性偏好的DA环路性二态机制，即雄性个体采用不同DA神经环路的竞争性平衡编码其性别偏好性选择，外界生命威胁信号通过增强VTADA-mPOA（内侧视前区）通路、抑制VTADA-NAc（伏隔核）通路将其雌性偏好转变为雄性偏好；而雌性个体则采用VTA-NAc奖赏环路放电模式的切换及其选择性下游通路决定其性别偏好，瞬时高频的时相性放电通过兴奋下游D1R（多巴胺D1受体）神经元介导雌性偏好，而低频持久的相位性放电通过增强对D2R神经元的抑制效应介导其雄性偏好。

总之，这项突破性研究工作不仅确立了DA系统在编码社交决策中的关键作用，还将DA系统的性二态性特征与外界环境压力相关联，阐明了社交性别偏好及其转换的神经编码机制。该研究提出的社交行为决策的“性别差异编码”模式不仅对理解内部生理需求和外部环境信息如何进行神经整合并编码社交决策提供重要的理论模型，还为其他复杂行为、本能行为的决策机制研究提供新范式，并为理解相关神经、精神类疾病的性别差异性治疗提供重要的理论依据，将对本领域产生深远影响。

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来源：科学云课堂