近日，生物医学工程学院教授梁妃学团队在国际神经科学重要期刊《Nature Neuroscience》在线发表题为“A corticohypothalamic circuit that mediates maternal awakening to pup cries”的研究论文。该研究以小鼠为模型，揭示了介导母鼠响应幼崽叫声而觉醒的皮层—下丘脑神经环路，并发现多巴胺D1受体参与调节该通路对幼崽叫声的敏感性，为理解母性状态下的选择性觉醒提供了新的神经科学证据。南方医科大学生物医学工程学院博士生唐佩文和博士后吴锴镔为论文共同第一作者，梁妃学为通讯作者。

婴幼儿的哭声是重要的感觉信号，能够促使母亲从睡眠中醒来并及时回应孩子的需求。然而，母亲对幼崽呼唤的敏感性究竟来自整体睡眠变浅，还是大脑对特定声音进行了选择性处理，其神经机制尚未完全明确。

研究团队通过同步记录母鼠脑电、肌电及幼崽叫声发现，幼崽发声与母鼠部分睡眠—觉醒转换密切相关。暂时抑制幼崽发声后，母鼠睡眠—觉醒转换减少，睡眠趋于稳定。在非快速眼动睡眠期间播放幼崽叫声时，哺乳期母鼠比未生育雌鼠更容易被唤醒；但两组小鼠对白噪声和4 kHz纯音的觉醒反应没有显著差异。这表明，母性状态并非普遍增强了对所有声音的敏感性，而是使幼崽叫声获得优先触发觉醒反应的机会。

为探究其神经环路基础，研究人员聚焦于参与睡眠—觉醒调控和母性行为的下丘脑视前区（POA）。在体钙成像显示，POA中的部分神经元能够响应幼崽叫声。抑制这些神经元后，幼崽叫声诱发的觉醒明显减弱。进一步的神经环路示踪发现，颞联合皮层和外嗅皮层（TeA/Ect）第六层神经元向POA发送投射。抑制TeA/Ect→POA通路会显著降低母鼠对幼崽叫声的觉醒概率，而激活该通路则能促进睡眠中的小鼠觉醒。值得注意的是，直接激活该通路也能够唤醒未生育雌鼠，说明这是一条具有促觉醒能力、但在母性状态下更容易被幼崽叫声招募的神经通路。

研究团队随后探究了母性状态如何增强这条通路对幼崽叫声的响应。在同一批雌鼠生育前后进行的纵向神经活动记录显示，POA投射型TeA/Ect神经元对幼崽叫声的响应显著增强，响应神经元比例由未生育阶段的约17.9%升至母性阶段的约52.4%。机制研究发现，这群神经元中的多巴胺D1受体（Drd1）表达在母性状态下上调。选择性降低这些神经元中的Drd1表达，或局部阻断D1受体，均会削弱神经元对幼崽叫声的响应，并降低母鼠被幼崽叫声唤醒的概率；对普通对照声音诱发的觉醒影响则较小。这些结果提示，Drd1相关信号调节是母性状态增强该皮层—下丘脑通路敏感性的重要机制。

此外，研究发现，POA投射型TeA/Ect神经元在非快速眼动睡眠期间仍保留对幼崽叫声的响应。进一步的环路追踪与功能实验表明，听觉丘脑内侧膝状体（MGB）向这些皮层神经元提供听觉输入，构成“MGB→TeA/Ect第六层→POA”的信息传递通路。这一发现为理解睡眠中的大脑如何持续监测与后代生存相关的重要声音，并使其优先触发觉醒反应，提供了新的神经环路解释。

综上，该研究从行为学、神经环路和分子调控层面揭示了母鼠对幼崽叫声产生选择性觉醒的机制：母性状态并非简单地使大脑对所有声音更加敏感，而是通过特定的感觉—觉醒通路及Drd1相关调节，使幼崽叫声更容易获得觉醒系统的响应。该研究为理解母性行为、睡眠期间的感觉信息筛选，以及生育经历相关的神经可塑性提供了新的研究视角。

图 幼崽发声与母鼠选择性觉醒。a–g：幼崽发声及暂时抑制发声条件下的脑电/肌电记录和睡眠状态分析；h–n：声音回放范式及母鼠、未生育雌鼠的行为示例；o–s：不同幼崽叫声的觉醒效应；t–v：不同声强的幼崽叫声、白噪声和4 kHz纯音诱发的觉醒概率。