《Cell》MIT科学家发现免疫信号激活大脑回路，顺便驱动了疾病引起的社交退缩

麻省理工学院的研究人员发现，在模拟感染的小鼠中，免疫系统分子是如何触发特定脑回路中的神经元来关闭社会行为的。

“我今晚去不了。没有我你会玩得开心一点。”在动物王国的大部分地区，当感染来袭时，社会联系就会停止。一项新的研究详细说明了免疫系统和中枢神经系统是如何实现这种病态行为的。

当我们与感染作斗争时，我们失去了与他人相处的欲望，这是完全有道理的。这可以保护他们不生病，让我们得到必要的休息。人们不清楚的是，这种行为变化是如何发生的。

在11月25日发表在《Cell》杂志上的这项研究中，麻省理工学院Picower学习和记忆研究所的科学家和合作者使用多种方法证明，当免疫系统细胞因子白细胞介素-1β (IL-1β)到达大脑中背核区域神经元上的IL-1受体1 （IL-1R1）时，它会激活与中间外侧隔膜的连接，从而关闭社会行为。

研究的共同资深作者，Picower研究所和麻省理工学院大脑与认知科学系的副教授Gloria Choi说：“我们的研究结果表明，免疫挑战后的社会隔离是自我强加的，是由活跃的神经过程驱动的，而不是疾病生理症状（如嗜睡）的次要后果。”

哈佛医学院免疫学副教授Jun Huh是该论文的共同资深作者。论文的第一作者是Choi教授实验室的研究科学家Liu Yang。

分子和它的受体

Choi和Huh的长期合作已经确定了通过锁定大脑中的受体来影响社会行为的其他细胞因子，因此在这项研究中，他们的团队假设同样的动态可能会导致感染期间的社会退缩。但是哪种细胞因子呢？哪些脑回路可能受到影响？

首先，Yang和她的同事们将21种不同的细胞因子注射到老鼠的大脑中，一个接一个，看看是否有任何一种细胞因子会像给老鼠注射LPS（一种模拟感染的标准方法）一样引发社交退缩。只有IL-1β注射完全再现了与LPS相同的社会退缩行为。也就是说，IL-1β也会让老鼠变得更迟钝。

当IL-1β与IL-1R1结合时，它会影响细胞，因此研究小组接下来在整个大脑中寻找受体表达的位置。他们确定了几个区域，并检查了每个区域的单个神经元。中缝背核（DRN）在众多区域中脱颖而出，既因为已知它调节社会行为，又因为它位于脑导水管旁边，这将使它充分暴露于脑脊液中传入的细胞因子。实验确定了表达IL-1R1的DRN神经元群，包括许多参与制造至关重要的神经调节化学物质血清素的神经元。

从那里，杨和他的团队证明了IL-1β激活了这些神经元，而激活这些神经元会促进社交退缩。此外，他们发现，抑制神经活动可以防止IL-1β治疗小鼠的社交退缩，他们还发现，关闭DRN神经元中的IL-1R1也可以防止IL-1β注射或LPS暴露后的社交退缩行为。值得注意的是，这些实验并没有改变IL-1β或LPS后的嗜睡，这有助于证明社交退缩和嗜睡是通过不同的方式发生的。

研究人员在《Cell》杂志上写道：“我们的研究结果表明，在全身免疫激活过程中，IL-1β是驱动社交退缩的主要效应因子。”

跟踪电路

DRN被确定为神经元接受IL-1β驱动社交退缩的位置，下一个问题是它们通过什么回路影响这种行为改变。研究小组追踪了神经元回路投射的位置，发现了几个已知在社会行为中起作用的区域。利用光遗传学技术，科学家们能够激活DRN神经元与每个下游区域的连接。光遗传学是一种通过闪光控制细胞的技术。仅激活DRN与中间外侧隔膜的连接就会导致IL-1β注射或LPS暴露所见的社交退缩行为。

在最后的测试中，他们将一些老鼠暴露在沙门氏菌中，重复了他们的结果。

研究人员写道：“总的来说，这些结果揭示了表达IL-1R1的DRN神经元在系统性免疫挑战期间介导IL-1β反应的社交退缩中的作用。”

虽然该研究详细揭示了小鼠社会退缩的细胞因子、神经元和回路，并证明了因果关系，但结果仍然激发了新的问题。一个是IL-1R1神经元是否影响其他疾病行为。另一个是血清素是否在社交退缩或其他疾病行为中起作用。

除了Yang， Choi和Huh，该论文的其他作者是Matias Andina， Mario Witkowski， Hunter King和Ian Wickersham。