社交行为依赖大脑对性别特异的化学感觉线索的准确识别与整合。终纹床核后部(BNSTp)是处理此类信息的关键边缘系统节点。既往研究发现,雄性BNSTp中响应雌性线索的细胞数量约为响应雄性线索的两倍,但这种“雌性偏好”如何建立仍不清楚。一个可能机制是:不同神经元亚群的内在兴奋性差异设定了招募阈值,从而决定特定性别线索能激活多大的神经元群。近日,复旦大学脑科学转化研究院舒友生团队在《Biological Psychiatry》发表题为“Brain Nav1.5 fine-tunes neuronal excitability to facilitate female-directed social behavior in male mice”的研究论文。该研究聚焦通常被视为心脏动作电位关键钠通道的Nav1.5(由Scn5a编码)。Nav1.5也富集于BNSTp等与本能社交行为密切相关的脑内边缘系统,但其功能尚不明确。团队通过RNAscope、免疫染色、膜片钳电生理、在体光纤钙/电压成像、Scn5a knock down (KD)和行为学测试,系统揭示了Nav1.5作为膜电位(Vm)状态依赖的兴奋性调节器,在BNSTp社交线索处理中的重要作用。

图注:Nav1.5通过状态依赖性调节BNSTp神经元兴奋性,促进雄鼠的雌性导向社交行为。 Nav1.5富集于BNSTp神经元的轴突初始段。在静息膜电位附近,大部分Nav1.5通道处于失活状态,对放电起始的贡献有限;膜电位超极化可使部分通道从失活中恢复,参与动作电位起始并降低发放阈值。ASAP5在体电压成像显示,雄鼠与雌鼠首次社交接触后,BNSTp神经元群体出现显著超极化。这一变化可能通过恢复Nav1.5通道的可用性,增强神经元对雌性社交线索的响应,支持雌性偏好及相关社交行为。Scn5a敲降(KD)后,神经元在超极化条件下的动作电位阈值升高,并伴随雌性尿液诱发的神经响应减弱、雌尿偏好消失及雌性导向社交行为减少。
研究发现,Scn5a在边缘系统包括终纹床核中具有丰富的表达,Scn5a阳性神经元在终纹床核后部(BNSTp)的比例高于前部,并与芳香化酶、Esr1等社交行为相关标志物广泛重叠。投射至下丘脑腹侧乳头前核(PMv)的BNSTp神经元中,约93.7%表达Scn5a。BNST神经元存在可被胞外QX-314阻断的TTX-resistant钠电流,约占总钠电流的11%,支持Nav1.5的功能性表达。免疫染色及轴突小泡记录表明,Nav1.5定位于轴突初始段,并与Ankyrin-G共定位。其激活和稳态失活特性提示Nav1.5在静息膜电位附近大多失活,超极化可使其恢复可用状态。
我们使用shRNA 敲降Scn5a,研究其对神经元兴奋性的影响。将膜电位维持在−65 mV时,Scn5a敲低(KD)使动作电位阈值升高、幅度降低、起始延迟;在接近静息电位的−51 mV时,差异消失。500 ms阶跃电流下的整体放电频率无显著变化,提示Nav1.5主要在超极化状态下促进放电起始,提高神经元对弱刺激的响应速度。在行为学层面,BNSTp Scn5a KD使雄鼠丧失雌尿偏好,减少对雌性入侵者的嗅探和爬背尝试,但尿液性别线索辨别、运动能力及焦虑样行为基本保留。cFos与Scn5a共检测显示,雌、雄尿均能招募Scn5a阳性神经元,提示该群体并非雌性线索的专属响应群体。
光纤钙记录显示,BNSTp Nav1.5阳性神经元对入侵者、尿液和幼崽均有明显响应,对物体响应较弱;首次接触时最强,随后随嗅探回合减弱。投射至PMv的神经元也可被入侵者和尿液招募,支持其参与广泛社交线索处理。ASAP5在体电压记录进一步发现,首次接触雌鼠前后,BNSTp神经元群体出现事件相关超极化,可能使Nav1.5从失活中恢复,为放电起始提供可用窗口。Scn5a KD选择性削弱雌尿诱发的钙响应,而对雌、雄入侵者及雄尿的响应基本保留,与行为学表现相吻合。
据此,研究提出状态依赖的增益调节模型:社交接触相关超极化可能恢复部分Nav1.5通道的可用性,降低动作电位阈值、加速起始,从而增强雌性社交线索的群体响应;Scn5a KD削弱这一调节,降低雌性偏好及相关社交行为。该研究拓展了心脏钠通道Nav1.5在中枢环路中的功能认识,也为理解社交行为异常提供了候选机制。但主要证据来自雄鼠,雌性中的功能及通道动态调控仍待研究。同时KD也不具细胞类群的选择性,尚不能确定BNSTp→PMv是唯一介导通路。
复旦大学脑科学转化研究院/附属金山医院柯蔚博士为第一作者,舒友生教授为通讯作者;该研究过程中,张贺源、李俍博士、复旦大学脑科学研究院邰一琳研究院、西湖大学尹璐萍研究员及所有共同作者给予了大力支持。该研究得到国家自然科学基金、科技创新2030重大项目、上海市学术带头人计划等资助。
原文信息:
Ke W, Zhang H, Li L, Xiao Y, Lyu S, He Q, Zhang X, Yin L, Tai Y, Shu Y. Brain Nav1.5 fine-tunes neuronal excitability to facilitate female-directed social behavior in male mice. Biological Psychiatry. 2026, in press.