Социальное поведение

         За последние два десятилетия наше понимание нейроэндокринных и генетических основ социального поведения  быстро прогрессировало благодаря комплексным исследованиям , и вастности, того, как гормоны и экспрессия генов взаимодействуют, чтобы модулировать функцию мозга и, в конечном счете, поведение человека. Большая часть подобных исследований была сфокусирована на четко определенных нейронных контурах, которые очень консервативны среди таксонов позвоночных, таких как сеть социального поведения (SBN).

      SBN позвоночных состоит из шести реципрокно соединенных областей или узлов головного мозга, расположенных в базальном (т.е. «лимбическом») переднем и среднем мозге. Этими узлами являются: 1) расширенная медиальная миндалина, (BSTm) ; 2) боковая перегородка (LS); 3) преоптическая зона (POA); 4) передний гипоталамус (AH); 5) вентромедиальный гипоталамус (VMH); и 6) центральный серый средний мозг (CG), включая межколликулярное ядро ​​(ICo). Эти узлы активируются в различной степени во время социальных взаимодействий, а коллективная нейронная активность в этих узлах играет важную роль в регулировании различных форм социального поведения (например, сексуального поведения, агрессии, родительской заботы и социальной принадлежности).

         Половые стероиды и нонапептиды могут иметь несколько рецепторов и распределение этих рецепторов определяет чувствительность узлов SBN к действию гормонов. Кроме того, области SBN являются, в различной степени, сайтами синтеза и метаболизма стероидных и нонапептидных гормонов. Наше понимание того, как эти гормоны  модулируют социальное поведение, требует целостного подхода, который может количественно определять модели экспрессии нейроэндокринных генов, определяющих  действие гормонов в SBN, включая гены рецепторов гормонов, стероидогенные ферменты и нонапептиды. Кроме того, стероиды могут действовать как геномными, так и не геномными путями, влияя на экспрессию генов и последующее поведение. Таким образом, определение молекулярных составляющих эффектов  стероидов, которые влияют на активность нейронов в SBN, может пролить свет на основы стероид-опосредованного поведения.

       Половые стероиды и нонапептидные гормоны (например, вазопрессин, окситоцин) являются мощными регуляторами социального поведения. Соответственно, области мозга SBN обычно богаты половыми стероидными и нонапептидными рецепторами и, таким образом, реагируют на эти гормоны.

        Технологии РНК-секвенирования (RNA-seq) , предназначенные для исследователей, изучающих нетрадиционные модельные организмы, открывают новые возможности для  понимания молекулярных механизмов, через которые гормоны влияют на мозг и поведение. Функциональная геномика предоставляет идеальный инструмент для того, чтобы понять, как наборы или сети нейронов совместно экспрессируемых генов модулируют поведение.

          В настоящее время мы имеем ряд транскриптомных данные для идентификации модулей генов (т.е. множества взаимодействующих регулируемых генов) , лежащих в основе индивидуальных различий по признаку пола, социального статуса, экотипа и репродуктивной стратегии ( паттерны коэкспрессии генов различаются в разных отделах головного мозга). Например, исследования птиц и млекопитающих выявили отличительные профили коэкспрессии генов в миндалине и гипоталамусе. Это предполагает, что  наборы поведенчески релевантных генов по-разному экспрессируются среди узлов SBN.  Действительно, результаты исследований генов-кандидатов показали, что уровни экспрессии ключевых нейроэндокринных генов могут широко варьировать в разных регионах SBN и что отношения между экспрессией нейроэндокринных генов и их поведением зависят от региона мозга. Необходимо исследовать отдельные ядра (или группы клеток), а не весь мозг, чтобы понять, как паттерны коэкспрессии генов в узлах SBN и других поведенческих контурах лежат в основе различий в социальном поведении. Насколько нам известно, ни одно исследование еще не использовало секвенирование целого транскриптома для сравнения профилей коэкспрессии генов в нескольких ядрах  SBN.   Стоит использовать  RNA-seq и анализ сети соэкспрессии генов с использованием взвешенных генов (WGCNA), чтобы описать специфичные для региона паттерны экспрессии генов через множество узлов SBN.

        Рецептор андрогена (AR), альфа-рецептор эстрогена (ESR1), рецептор прогестерона (PGR) и вазоактивный кишечный полипептид (VIP) показывают высокую экспрессию в ядрах гипоталамуса (POM и VMH) и низкую экспрессию в миндалине. Известно, что галанин и его рецепторы в изобилии присутствуют в гипоталамусе и преоптической области мозга млекопитающих , причем действие галанина может влиять на высвобождение дофамина, окситоцина и гонадотропин-рилизинг-гормона. Галанин также, как полагают, играет роль в мезолимбической системе вознаграждений. Кроме того, GAL напрямую связан с PGR, тиреотропин-рилизинг-гормоном (TRH), TRHR, GHSR, SSH и OTP. Эти связи между GAL, DDC и OTP особенно интересны из-за известной роли OTP в дифференцировке нейронов.

      Гетерогенность в экспрессии генов выявляет составные признаки коэкспрессии генов, которые отражают различия в клеточном составе и активности между областями мозга. Некоторые наборы генов высоко экспрессируются в ядрах гипоталамуса и слабо экспрессируются в миндалине или наоборот.  Большинство локусов-кандидатов, кодирующих нейропептидные гормоны, рецепторы стероидных и нейропептидных гормонов и стероидогенные ферменты связаны с модулями, которые демонстрируют высокую экспрессию в гипоталамусе и низкую в миндалине. Это открытие подчеркивает, что высокие уровни нейропептидной активности и чувствительности к стероидам в некоторых областях мозга SBN играют неотъемлемую роль в том, как передача сигналов нейропептидов и стероидов модулирует социальное поведение. Подмножество серотониновых, дофаминовых и каннабиноидных рецепторов, демонстрирует противоположную картину с высокой экспрессией в миндалине (TnA) и соседнем ядре (AI) и низкой экспрессией в ядрах гипоталамуса. Этот паттерн, вероятно, отражает роль этих генов и областей мозга в схемах вознаграждения. Ядро миндалины (TnA) и AI также обогащены генами, участвующими в синаптической пластичности, особенно генами, связанными с активностью рецептора глутамата (например, GRIN2A, GRIN2B, FMR1, TRPM1, HOMER1, GRIA3, GRIA2, GRIN3A). По всему SBN можно наблюдать изменения в распределении различных трансмембранных рецепторов (например, генов ионных каналов), характер, сходный с тем, который наблюдается при анализе изменений в генах по всей системе контроля социального поведения.