双亲哺育是父母保护幼崽,为后代提供一个安全、稳定的生长环境所表现出的多种行为。卵生动物中的亲本照顾行为有产卵地选择、筑巢、掘洞、孵化和哺育。胎生动物的亲本行为包括食物供应、护理、后代保护和技能传授。动物界中大致存在三种常见的双亲哺育策略,分别为单独母亲照顾策略、单独父亲照顾策略和双亲参与照顾幼崽策略。大量研究表明,在哺乳动物中,双亲哺育和单独由父亲照顾的物种并不多。母亲是哺育后代的主要力量,父亲在后代哺育的过程中往往表现出忽视甚至杀婴的行为。因此,母本行为及其机制研究较为深入。母亲在经历过怀孕和分娩过程后,体内激素水平变化巨大。卵巢大量分泌雌激素和孕酮,一方面促进子宫发育,另一方面通过血液到达内侧视前区（medial preoptic area,MPOA）,MPOA脑区有大量神经肽类和固醇类受体,能够在催产素、催乳素、雌激素等激素的作用下启动和维持母本行为。父亲则不经历这种过程。除了双亲哺育的策略外,杀婴行为长期以来被认为是一种消极的生存策略,被认为是攻击行为的一种。通过对非人灵长类动物的研究,科学家提出了三种假说解释雄性杀婴的潜在原因。其中包括:一,雄性繁殖策略假说,雄性为了促使雌性提前进入发情期从而杀死雌性的幼崽;二,减少资源竞争假说,杀死幼崽可以减少潜在的资源竞争对手;三,病态行为假说,认为杀婴是暴躁行为所导致的意外情况。近年来研究发现杀婴可能是一种提高种群生存竞争能力的手段,也可能是对环境适应的一种行为模式。以往对于父本行为和杀婴行为的研究往往集中在行为学和生态适应性方面,对父本行为和杀婴行为的神经调控机制的研究少之甚少。有研究表明父本行为在幼崽早期阶段非常重要,缺乏父本照顾的幼崽在长大后会诱发焦虑样行为,同时共情水平也会下降。母本行为主要通过MPOA脑区以及向其它脑区的投射来实现对行为的调控。五羟色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT）可以投射到MPOA脑区来参与调控母本行为的发生。父本行为是否通过MPOA脑区来调控?5-HT是否也在这个脑区参与调控?这些问题需要进一步的研究。除此之外,父本照顾幼崽模型的缺乏也使得对父本行为研究屈指可数。在啮齿类动物模型中,幼崽孵育的模式有较大差异。草甸田鼠、山田鼠、白足鼠等没有父本照顾行为,但是棕色田鼠、草原田鼠和加利福尼亚鼠有很高的父本照顾行为。其中棕色田鼠非常适合作为研究父本行为和杀婴行为的模型。因为棕色田鼠具有单配制、高社会性的特征,双亲均参与抚养后代。除此之外,没有交配、生殖经历的雄性棕色田鼠对于陌生幼崽往往表现出杀婴行为或父本行为。对于研究自然状态下雄性棕色田鼠父本与杀婴行为的调控机制非常有利。本实验拟采用成年无交配、生殖经历的雄性棕色田鼠作为动物模型,雄鼠第一次接触幼崽时,表现舔舐等行为时被定义为父本鼠,出现杀婴行为时则定义为杀婴鼠。通过多种研究技术手段,来研究调控棕色田鼠父本行为和杀婴行为的神经环路,以及5-HT是否参与其中。具体实验过程及结果如下。首先,通过5-HT神经递质探针,揭示MPOA脑区中5-HT的释放量是否与父本行为和杀婴行为有关。前期在棕色田鼠MPOA脑区注射5-HT探针病毒,等到表达结束后,相同位置埋置光纤。通过信号采集系统,收集并分析数据发现:在棕色田鼠衔回、嗅闻陌生幼崽时,MPOA脑区的5-HT释放水平没有明显变化,但是在舔舐幼崽时,5-HT信号急剧上升且保持一段时间。同时,杀婴行为发生时,5-HT释放显著下降。揭示了 MPOA脑区的5-HT参与棕色田鼠父本行为和杀婴行为的调控。其次,利用神经环路示踪技术确定投射到MPOA脑区的5-HT的来源。将霍乱毒素亚基B注射到棕色田鼠MPOA脑区,等待其逆向回到上游胞体。接下来进行取脑、固定、切片、染色和统计过程。根据免疫荧光染色结果发现,MPOA的5-HT投射主要源自于中缝背核（dorsal raphe nucleus,DR）脑区的腹侧。接下来,通过对DR脑区5-HT能神经元钙离子浓度的探测,进一步验证在不同行为发生时5-HT能神经元是否被激活。把钙离子成像病毒以及Retro-TPH2-Cre病毒分别注射到DR和MPOA脑区。表达完全后,在DR脑区埋置光纤用于传递荧光信号。通过信号采集装置,将棕色田鼠的行为与DR脑区5-HT能神经元活性相关联。结果显示,衔回幼崽时5-HT能神经元被抑制,而在舔舐行为时,5-HT能神经元极显著的被激活。嗅闻和杀婴时5-HT能神经元并没有被激活。说明了投射到MPOA脑区的5-HT能神经元参与了舔舐行为的调控。然后,通过操纵5-HT能神经元到MPOA的投射,验证其父本行为和杀婴行为是否发生改变。首先,通过化学遗传学抑制技术,将抑制病毒hM4Di和Retro-TPH2-Cre病毒分别注射到DR脑区和MPOA脑区,等待其完全表达后,行为检测前半个小时注射氯氮平-N-氧化物（Clozapine-N-oxide,CNO）或者生理盐水,然后进行父本行为和杀婴行为检测。结果显示,注射CNO抑制5-HT能神经元投射活性,父本鼠的舔舐时间显著下降,而杀婴鼠的杀婴潜伏期明显缩短。最后通过光遗传学激活5-HT能神经元的投射,观察其行为的变化。将光遗传学激活病毒ChR2和Retro-TPH2-Cre病毒分别注射到DR脑区和MPOA脑区,表达结束后,在MPOA脑区埋置光纤用于连接激发光源。行为测试分为开光前、开光和关光三个阶段。实验结果显示光激活5-HT能神经元到MPOA脑区的投射能大幅度增加父本鼠的舔舐行为时间,同时能够显著延长杀婴鼠的杀婴潜伏期。除此之外,发现光激活能够显著性增加杀婴鼠旷场实验中的运动性,并降低焦虑样行为。综上所述,成年雄性棕色田鼠父本行为和杀婴行为可以通过投射到MPOA脑区的5-HT能神经元来调控,且这种调控与MPOA脑区内的5-HT水平有关。本论文揭示了双亲哺育的棕色田鼠的父本行为和杀婴行为的调控的神经环路机制,帮助我们对5-HT在父本行为和杀婴行为中的调控机制的理解,为父本行为、杀婴行为后续研究提供参考,并为虐待行为相关的精神疾病的治疗和预防提供了潜在的靶点。