竞争是动物世界最普遍的社会行为之一，也是社会等级这一基本社会组织方式的成因。人类没有超越自然界而摆脱竞争的规律，随着社会飞速发展，竞争压力不断加剧，因社会竞争导致的精神疾病日趋严重，成为突出的社会性问题。因此，理解社会竞争背后的神经环路机制有着非常深远的意义。为探索等级形成和稳定的机制奠定理论基础，对了解人类竞争相关脑功能意义重大，更能够为竞争行为障碍相关精神疾病提供新的诊疗思路。
浙江大学脑科学与脑医学学院胡海岚教授团队在 2011 年和 2017 年的两篇
Science
中阐明了前额叶皮层（dmPFC）在调节社会竞争中的关键作用，并揭示了 dmPFC 通过接受上游 MDT 丘脑的支配实现对竞争行为的调控
[1-2]
。随后在 2022 年的
Neuron
中，进一步阐明 dmPFC 内部微环路组成以及其在动态调控社会竞争行为中的功能
[3]
。然而，dmPFC 作为 top-down control 的中心，广泛投往皮层下多个脑区。其中哪些环路参与了竞争行为的调控？哪些环路介导「胜利」，哪些介导「失败」？「胜利环路」和「失败环路」之间如何相互作用调控社会竞争呢？
2024 年 12 月 10 日，胡海岚教授团队在
Neuron
杂志上发表题为
「Deconstructing the neural circuit underlying social hierarchy in mice」
的研究论文。作为该团队社会竞争研究的后续，该研究以钻管对抗的结果来反映小鼠的竞争能力，通过全脑 c-Fos 筛选、光遗传学、化学遗传学、光纤记录钙成像、在体光标记电生理记录及离体脑片电生理记录等手段，进一步阐明了 dmPFC 中存在空间上分层分布的「胜利环路」和「失败环路」：5 层投射到中缝背核（DRN）和水管周灰质（PAG）的环路促进社会竞争，而 2/3 层投射到前基底外侧杏仁核（aBLA）的环路则抑制社会竞争。「失败环路」会通过 dmPFC 内部 PV 和 SST 两种中间神经元共同作用，抑制「胜利环路」。
dmPFC 下游存在介导竞争的「胜利环路」和「失败环路」
为了筛选出 dmPFC 下游哪些脑区参与社会竞争的调控，研究团队首先通过即早基因 c-Fos 标记，发现在 dmPFC 下游脑区中，DRN 和 PAG 在竞争胜利时被显著激活，而 aBLA 与之相反，在竞争失败时被显著激活。为了进一步验证这些环路确实参与了社会竞争的调控，研究团队采用光遗传的方式双向操纵这些环路，观察其对钻管测试结果的影响，证实了 dmPFC 到 DRN 和 PAG 的环路为调控竞争胜利的「胜利环路」，而 dmPFC 到 aBLA 的环路为调控竞争失败的「失败环路」。光纤记录发现 dmPFC 投往 DRN 和 PAG 的「胜利神经元」在小鼠努力推挤时钙活动显著升高，而 dmPFC 投往 aBLA 的「失败神经元」则在推挤时钙活动显著降低。综合以上结果，研究团队证明了 dmPFC 下游存在介导竞争的「胜利环路」和「失败环路」。
dmPFC 中「胜利神经元」和「失败神经元」在空间分布上具有分层特异性
在明确 dmPFC 下游存在介导竞争胜利和失败的环路后，这些环路的投射神经元在 dmPFC 内部是如何分布的？相互之间是否存在重叠呢？研究团队利用逆行环路示踪的手段，发现「胜利神经元」和「失败神经元」在 dmPFC 中的空间分布上是分离的，具有典型的分层特点：投射到 aBLA 的「失败神经元」集中分布在 2/3 层，而投射到 DRN 和 PAG 的「胜利神经元」集中分布在 5 层。研究团队通过实验进一步证实了 dmPFC 2/3 层神经元在竞争失败时激活，光遗传激活 2/3 层神经元导致了小鼠竞争失败；反之，5 层神经元在竞争胜利时激活，介导了小鼠的竞争胜利。
dmPFC 中竞争「失败环路」对「胜利环路」具有拮抗作用
那么 dmPFC 中「胜利神经元」和「失败神经元」之间是如何相互作用调控社会竞争结果呢？
在体光标记电生理证明 dmPFC 2/3 层投往 aBLA 的「失败神经元」会显著抑制 5 层的「胜利神经元」，反过来，操纵 dmPFC 5 层投往 DRN 的「胜利神经元」对 2/3 层的「失败神经元」则没有显著影响，提示了从「失败神经元」到「胜利神经元」之间存在单向的功能连接和抑制作用。离体脑片电生理证实了这种突触连接的存在，激活 dmPFC 2/3 层投往 aBLA 的「失败神经元」，能在 5 层投往 DRN 的「胜利神经元」上记录到比兴奋性突触后电流（EPSC）更大的抑制性突触后电流（IPSC），进一步证实了其抑制性效果，而这个抑制作用是由 dmPFC 内部的 PV 和 SST 中间神经元共同介导的。
综上所述，这项研究首先发现了 dmPFC 中存在介导竞争的「胜利环路」和「失败环路」，并且证明这些环路的投射神经元在 dmPFC 中的分布具有分层的特点，
「失败环路」能够抑制「胜利环路」从而实现对社会竞争的调控。
研究团队也为这种单向抑制作用提出了一个有趣的解释：一旦个体萌生放弃或退出竞争的想法，
「失败环路」对「胜利环路」的抑制作用将有助于使其快速执行想法并结束竞争。
并且研究团队认为, 这种新发现的单向层间抑制作用，除了调节社会竞争和优势等级之外，还可能在涉及 dmPFC 的其他行为控制方面发挥重要作用。
图 dmPFC「胜利环路」和「失败环路」相互作用调控社会竞争
浙江大学医学院脑科学与脑医学学院/教育部脑与脑机融合前沿科学中心/脑机智能全国重点实验室/南湖实验室/新基石研究员胡海岚教授是本文的通讯作者，研究员辛秋红为第一作者。此外，博士生郑迪旸、团队前成员周亭亭、团队前实习生许嘉仪、博士后倪哲一也在其中做出了重要贡献。该研究主要受国家自然科学基金、科技创新 2030 重大项目、上海高等研究院繁星科学基金、新基石科学基金等项目的资助。
胡海岚实验室近年来在社会竞争
(Science 2011, 2017; Neuron 2022; Cell 2023; Neuron 2024)
和抑郁症机制
（Science 2013；Nature 2018a,2018b；Nature 2023；Science 2024)
的研究中取得了一系列优秀的成果。实验室目前有多个方向的课题正在展开，诚招相关专业的特聘研究员、博士后和研究助理。
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原文链接：https://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(24)00807-9
文献参考（上下滑动查阅）
[1] Wang, F., Zhu, J., Zhu, H., Zhang, Q., Lin, Z.M., and Hu, H.L. (2011). Bidirectional Control of Social Hierarchy by Synaptic Efficacy in Medial Prefrontal Cortex. Science 334, 693-697. 10.1126/science.1209951.
[2] Zhou, T., Zhu, H., Fan, Z., Wang, F., Chen, Y., Liang, H., Yang, Z., Zhang, L., Lin, L., Zhan, Y., et al. (2017). History of winning remodels thalamo-PFC circuit to reinforce social dominance. Science 357, 162-168. 10.1126/science.aak9726.
[3] Zhang, C., Zhu, H., Ni, Z., Xin, Q., Zhou, T., Wu, R., Gao, G., Gao, Z., Ma, H., Li, H., et al. (2022). Dynamics of a disinhibitory prefrontal microcircuit in controlling social competition. Neuron 110, 516-531 e516. 10.1016/j.neuron.2021.10.034.
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