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該研究探討雄性小鼠社會等級形成機制,發現其可通過可擴展化學感覺線索推斷陌生對手優勢地位。感覺消融實驗表明嗅覺(MOE)和犁鼻器(AOB)通路均足以評估社會等級,為理解動物高效等級形成機制提供新視角。
摘要
社會優勢等級對動物群體資源分配和沖突避免至關重要。個體可通過追蹤過往沖突結果判斷相對地位,如攻擊訓練和 “贏家效應”(successive wins increase future victory likelihood)。然而,通過對手優勢地位信息評估相對等級可能更高效。本研究利用雄性小鼠的管測試(tube test)分析發現,穩定等級不依賴固定行為特征,小鼠可通過檢測可擴展化學感覺等級線索推斷陌生對手等級。感覺消融實驗顯示,嗅覺(main olfactory epithelium, MOE)和犁鼻器(accessory olfactory bulb, AOB)線索均足以進行等級評估,表明小鼠在社交中利用化學信號推斷優勢地位。
結果
管測試等級依賴等級識別
管測試通過雙鼠從兩端進入窄管,以一方撤退判定勝負,結合 Elo 評分系統構建穩定等級。研究發現,等級穩定性、一致性和傳遞性指標均顯示管測試可產生可靠等級結構,且無 “贏家效應” 證據,行為模式隨對手等級變化而非固定,表明等級結果源于對手等級識別而非固有行為差異。
群體內等級可推廣至陌生對手
通過陌生鼠對的 “泛化測試” 發現,小鼠能將群體內等級推廣至陌生個體,獲勝概率與等級差異一致,且社交識別加速沖突解決。自然或尿液誘導的等級變化均能被準確檢測,支持存在通用等級信號,尿液涂抹實驗進一步證明化學信號可傳遞等級信息。
嗅覺和接觸化學感覺均足以推斷等級
排除視覺和體型因素后,感覺消融實驗顯示,單獨破壞嗅覺(MMZ 消融 MOE)或接觸化學感覺(NMDA 消融 AOB)不影響等級推斷,但聯合消融兩者導致隨機結果,表明兩種通路冗余作用;瘜W感覺信號可能通過主嗅球(MOB)和犁鼻器通路傳遞,涉及內側杏仁核(MeA)等腦區整合信息。
討論
傳統觀點認為等級源于熟悉個體的沖突歷史,而本研究表明成年雄鼠可快速推斷陌生個體等級,依賴揮發性和接觸性化學信號;瘜W感覺線索(如信息素 darcin)的作用與社會地位和繁殖成功相關,聯合消融實驗揭示通路冗余性。盡管未直接研究神經環路,但提示丘腦 - 前額葉皮層(dmPFC)等區域可能整合自身與對手等級信息,為解析等級形成的神經機制提供方向。此外,化學感覺主導的等級評估在進化上保守,或為理解人類社會地位認知提供類比參考。
方法與資源
研究使用 C57BL/6J 雄鼠,通過管測試結合 Elo 評分構建等級,利用感覺消融(MMZ、NMDA)、尿液涂抹等實驗驗證化學感覺作用,組織學染色(H&E、Nissl)確認消融效果,數據通過 Python 和 Prism 分析。所有數據和代碼公開于 GitHub 存儲庫。
結論
雄性小鼠通過嗅覺和犁鼻器化學感覺冗余機制推斷陌生對手優勢等級,揭示高效社會等級形成的分子和神經基礎,為理解動物社會行為的化學調控提供關鍵證據,并為跨物種社會認知研究奠定基礎。