2023年3月3日，首都医科大学基础医学院刘琰/饶毅教授团队在国际顶级神经科学期刊《Neuron》上发表了题为“Molecular and cellular mechanisms of the first social relationship: A conserved role of 5-HT from mice to monkeys, upstream of oxytocin”的文章，首次报道了中枢神经递质五羟色胺在哺乳动物中（从小鼠、大鼠直到非人灵长类动物）功能高度保守，发挥调控幼崽对母亲的依恋行为的功能，同时发现神经肽催产素作为五羟色胺通路下游分子参与调控其功能。刘琰教授为文章的第一作者和共同通讯作者，饶毅教授为共同（末位）通讯作者。

对母亲的依恋行为是哺乳动物幼崽的第一个社会行为。这种对母亲的依赖行为对于幼崽获得营养和保护都非常重要，并且影响了其一生中很多其它行为，这种依恋行为的缺陷在非人灵长类和人类中都会引起严重的危害，而幼崽对于即使虐待他的哺育者也依然有着强烈的依恋行为，更加证明了这种行为的重要。但介导这一社会行为的分子及神经环路并不清楚。

刘琰教授、饶毅教授团队长期从事哺乳动物社会行为的神经分子机制的研究。团队发现，脑内缺乏五羟色胺（5-HT）的基因敲除（Tph2-/-）小鼠和大鼠幼鼠在母婴分离时发出的超声远少于对照组，其对母亲的气味趋向行为也发生了障碍。药理学研究证明该现象与发育过程无关。通过TALEN技术制作的TPH2-/-恒河猴模型发现，脑内缺乏5-HT的幼猴对母亲的依恋行为亦发生了障碍。这些结果强有力的证明了5-HT在从小鼠、大鼠到非人灵长类中均调控幼崽对母亲的依恋行为。在体钙信号记录和即早基因（c-fos）表达技术发现小鼠幼崽中缝核团（RN）的5-HT神经元和下丘脑室旁核（PVN）的催产素（OXT）神经元均被母鼠气味所激活。基因敲除动物模型（OXT-/-、OXTR-/-）和药理学实验证明了OXT作为5-HT的下游调控幼崽对母亲的依恋行为。化学遗传学结合光遗传学和逆向病毒（AAVretro）技术证明，投射到PVN的5-HT神经元调控小鼠幼鼠对母亲气味的趋向性。跨单突触的逆行性狂犬病毒（RV）实验证明了RN的5-HT神经元和PVN的OXT神经元有直接的突触连接。电生理记录结合药理学和光遗传学证明了5-HT可以激活OXT神经元。通过化学遗传学激活OXT神经元可以挽救5-HT神经元抑制所造成的小鼠幼鼠对母亲气味趋向性的行为障碍。

  图   幼鼠的5-HT神经元被母鼠气味激活

综上所述，该工作揭示了5-HT参与调控了哺乳动物一种重要的社会行为即幼崽对母亲的依恋行为。本研究从神经分子及环路机制出发，为理解母婴行为关系提供了新的方向。

本工作得到了首都医学科学创新中心、北大清华生命科学联合中心、北京大学IDG麦戈文脑科学研究所、北京脑科学与类脑研究中心、昌平实验室、中国医学科学院、国家自然科学基金等支持。北京大学的单梁、刘田娥、李娟、孙常宏、卞希玲、席建忠教授，首都医科大学的杨超娟和张晨教授，昆明理工大学的陈永昌教授和牛昱宇教授都对本研究有重要贡献。

论文链接：

https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(23)00114-9