共情是指个体站在另一个个体的处境中并体验到后者情感的能力。正常的共情能力对于个体在社会中的生存至关重要。作为一种亲社会行为,共情是构建和谐社会的润滑剂,高水平的共情有利于形成互助和利他行为,而低水平的共情则会造成冷漠、杀人和许多其他反社会行为。因此,深入探究共情的神经机制具有重要的社会意义。共情从简单到复杂分为三个层次:情绪感染;同情、关心或安慰;换位思考或目标帮助。啮齿类动物可以表现出情绪感染和安慰行为,并且恐惧性情绪感染和安慰行为是共情行为的主要表现形式。情绪感染,即在不了解其他个体经历或不知道其情绪来源的情况下感受其他个体情绪的能力。安慰行为是指个体对处于疼痛中的同种个体之间的一种亲密行为。研究啮齿类动物恐惧情绪感染和安慰行为的神经机制将有助于我们进一步了解动物和人类共情行为的神经发生机制,并且对人类社会的稳定与发展以及与共情相关的精神疾病的防治具有重大的意义。现已知前扣带皮层（ACC）是参与共情行为的重要脑区,然而特定的ACC回路组成在共情行为中的作用还不清楚。前期研究发现ACC中多巴胺（DA）系统参与共情行为的调控并且DA系统失调会导致共情行为异常。中脑腹侧被盖区（VTA）向皮层的投射多样且涉及广泛的功能,包括情感、动机和执行等功能。这表明VTA到ACC投射可能也在共情行为的调节中发挥着重要作用。虽然目前的研究已经发现DA系统和共情的关系,但VTA到ACC的DA神经元投射是否以及如何调节共情行为尚不清楚。故本实验选用经典模式动物C57小鼠来研究共情行为,探究VTA-ACC的DA投射在共情行为中的调控作用,实验包括5部分,具体如下:1.雄性C57小鼠的共情行为的检测本部分实验选用成年雄性C57小鼠进行行为学检测,用以探究C57小鼠共情行为水平,同时记录了小鼠的痛敏感度。利用模型对小鼠恐惧情绪感染和安慰行为进行分析。将小鼠分为实验组和对照组。每组选取两只小鼠并建立同伴关系,同笼饲养7天,其中一只小鼠作为观察鼠,另一只作为演示鼠。在条件性恐惧的训练阶段,实验组的演示鼠接受足部电击和声音刺激,观察鼠接受声音刺激;对照组的演示鼠只接受声音刺激,观察鼠接受声音刺激。在行为测试阶段,恐惧情绪感染测试中记录在目睹同伴（演示鼠）经历对声音刺激的条件性恐惧时,观察鼠产生的的僵直、嗅闻、自饰和抓挡板四个行为的持续时间作为测试指标,安慰行为测试中记录了观察鼠对经历足部电击后的同伴鼠的理毛、跟随和嗅闻三个行为的持续时间作为测试指标。这部分实验的主要结果如下:恐惧情绪感染测试:实验组观察鼠在目睹处于条件性恐惧状态中的同伴鼠时,僵直、嗅闻、自饰和抓挡板行为的持续时间显著高于对照组的观察鼠,C57小鼠的同伴间可以进行恐惧情绪感染。安慰行为测试:实验组观察鼠对经历足部电击同伴鼠的理毛、跟随和嗅闻行为的持续时间显著高于对照组的观察鼠,C57小鼠可对经历过应激的同伴产生安慰行为。痛敏感测试:使用热痛板刺激小鼠足底,记录小鼠因热疼痛刺激第一次舔舐后足的时间。在目睹同伴经历条件性恐惧后,实验组观察鼠第一次舔舐后足的时间增长,经历恐惧情绪感染后,小鼠痛敏感度降低。2.多巴胺探针检测共情行为发生时ACC中DA释放的变化利用多巴胺探针技术检测小鼠恐惧情绪感染和安慰行为发生时ACC中DA释放情况,ACC中注射多巴胺探针（Dlight）后14天埋置光纤并进行行为学测试,检测当恐惧情绪感染和安慰行为发生时,小鼠ACC脑区中DA释放情况。结果显示:观察鼠目睹同伴鼠处于条件性恐惧状态并发生恐惧情绪感染时,ACC中DA释放量增加。观察鼠对经历足部电击的同伴鼠表现理毛、跟随和嗅闻等安慰行为时,ACC中DA释放量增加。3.CTB验证VTA-ACC的DA神经元投射为了确定是否有DA神经元从VTA投射到ACC,我们利用神经元逆行标记示踪剂-霍乱毒素亚型B Alexa Fluor 555（CTB）从ACC逆向追踪神经元投射。我们将CTB注射到ACC脑区,CTB感染十天后取脑切片并收集VTA脑区脑片进行免疫荧光染色。结果显示:CTB从ACC脑区逆标至了VTA脑区,并和VTA脑区中DA神经元共染。说明VTA向ACC有DA神经元的投射。4.化学遗传学探究VTA-ACC的DA通路在共情行为调控中的作用本部分实验采用化学遗传学方法,探究激活或抑制VTA到ACC的DA通路是否会影响成年雄性C57小鼠的恐惧情绪感染、安慰行为以及疼痛敏感度。通过分别腹腔注射氯氮平-N-氧化物（CNO）刺激乙酰胆碱M3（h M3Dq）或M4受体（h M4Di）特异性激活或抑制VTA-ACC通路,检测共情相关行为的改变。这部分的实验中选用75日龄的成年雄性DAT-Cre鼠,分为四组（Gq组、Gq对照组、Gi组、Gi对照组）。实验结果如下:4.1化学遗传学激活或抑制VTA-ACC的DA通路对小鼠共情行为的影响恐惧情绪感染测试:与对照组相比,Gq组的观察鼠腹腔注射CNO后僵直、嗅闻、自饰、抓挡板行为的持续时间显著增加,而忽视行为的持续时间显著降低。Gi组的观察鼠腹腔注射CNO后僵直、嗅闻、自饰行为的持续时间显著降低,而忽视行为的持续时间显著增加,即激活VTA-ACC的DA通路增加小鼠的恐惧情绪感染水平,抑制这条通路降低小鼠的恐惧情绪感染水平。安慰行为测试:与对照组相比,Gq组的观察鼠腹腔注射CNO后对经历足部电击同伴的理毛、跟随和嗅闻行为的持续时间显著增加。Gi组的观察鼠腹腔注射CNO后对经历足部电击同伴的理毛、跟随和嗅闻行为的持续时间显著降低,即激活VTA-ACC的DA通路显著增加小鼠的安慰行为,抑制这条通路降低小鼠的安慰行为。4.2化学遗传学激活或抑制VTA-ACC的DA通路对小鼠痛敏感度的影响在痛敏感度测试中,与对照组相比,Gq组小鼠腹腔注射CNO后痛敏感度降低,而Gi组小鼠腹腔注射CNO后痛敏感度增加。即激活VTA-ACC的DA通路降低了小鼠痛敏感度而抑制这条通路增加了小鼠痛敏感度。5.药理学实验探究D2R对共情行为的调控本部分实验旨在探讨VTA-ACC的DA通路是否通过多巴胺二型受体（D2R）参与共情行为和痛敏感度的调控。化学遗传激活VTA-ACC的DA通路的前提下,对小鼠ACC显微注射D2R拮抗剂Raclopride（0.5ug）,或在化学遗传抑制VTA-ACC的DA通路的前提下,对小鼠ACC显微注射激动剂Quinpirole（10ug）。结果如下:5.1 D2R拮抗剂和激动剂对共情行为的影响恐惧情绪感染测试:VTA-ACC的DA通路化学遗传学激活的前提下,小鼠ACC显微注射D2R拮抗剂后,与注射生理盐水相比,观察鼠僵直、嗅闻、抓挡板和自饰行为的持续时间显著降低,而忽视行为的持续时间显著增加。VTA-ACC的DA通路化学遗传学抑制的前提下,ACC显微注射D2R激动剂后,与注射生理盐水相比,观察鼠僵直和自饰行为的持续时间显著增加,而忽视行为的持续时间显著降低。结果表明:ACC中注射D2R拮抗剂降低了小鼠恐惧情绪感染水平,而注射D2R激动剂增加了小鼠恐惧情绪感染水平,化学遗传学激活或抑制VTA-ACC的DA通路后,恐惧情绪感染行为的增加是通过D2R发挥作用的。安慰行为测试:VTA-ACC的DA通路化学遗传学激活的前提下,小鼠ACC脑显微注射D2R拮抗剂后,与注射生理盐水相比,观察鼠对经历足部电击同伴的理毛、跟随和嗅闻行为显著降低。ACC显微注射D2R激动剂后,与注射生理盐水相比,观察鼠对经历足部电击同伴的理毛、跟随和嗅闻行为显著增加。结果表明:ACC中注射D2R拮抗剂降低了小鼠的安慰行为水平,而注射D2R激动剂增加了小鼠安慰行为水平,化学遗传学激活或抑制VTA-ACC的DA通路后安慰行为的增加是通过D2R发挥作用的。5.2 D2R拮抗剂和激动剂对小鼠痛敏感度的影响VTA-ACC的DA通路化学遗传学激活的前提下,对小鼠ACC显微注射D2R拮抗剂后,与注射生理盐水相比,小鼠的痛敏感度显著增加;而注射D2R激动剂后,小鼠痛敏感度显著降低综上所述:共情行为发生时ACC中DA释放增加。从VTA-ACC具有DA投射。激活VTA-ACC的DA通路增强了共情行为,而抑制这条通路则会减少共情行为,同时这条通路也调控小鼠的痛敏感度。另外,VTA-ACC的DA通路化学遗传学激活或抑制的前提下,在ACC中显微注射D2R的拮抗剂剂或激动剂改变了共情行为,说明,ACC的DA释放及VTA-ACC的DA神经通路在共情行为的调节中起着重要作用,而这种作用是通过D2R发挥的,这些结果揭示了共情行为的神经生物学机制,并且为治疗和共情缺陷相关的精神疾病提供了一个潜在的靶点。