Nature Communications|小鼠也有稳定“朋友圈”:催产素决定的不是社交欲望,而是关系能否长久

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如果一只小鼠经常接近同伴、愿意嗅闻,也没有明显退缩,我们能否据此判断它的社交功能正常?

多数经典动物实验会给出肯定答案。三箱社交实验、陌生鼠偏好实验或短时双鼠互动,通常把“接近了多少次”“一起待了多久”作为核心指标。但真实社交从来不只是愿不愿意靠近另一个个体。一个人可能频繁参加聚会,却始终无法建立稳定关系;也可能拥有很强的社交动机,却难以在复杂群体中维持互惠连接。

传统实验把社会行为压缩成一次几分钟的二元选择,恰恰可能漏掉了这种差异。

2026年8月17日,Corentin Nelias、Sarah Ghanayem、Jonathan R. Reinwald、Wolfgang Kelsch等在 Nature Communications 发表研究 Stable clique membership in male mouse societies requires oxytocin-enabled social sensory states。研究团队搭建了一套名为NoSeMaze的长期群居监测平台,把视频识别、RFID身份追踪、自动化行为分析和社会网络建模组合起来,连续观察79只雄性小鼠在不同群体中的自然互动。

结果显示,小鼠群体会自发形成稳定、互惠且连接密集的社交“小圈子”。更关键的是,当研究者选择性删除前嗅核中的催产素受体后,小鼠的社交总量并没有明显下降:它们仍然接近同伴,也愿意互动。但这些接近缺乏稳定对象,同伴对它们的回应也变得不稳定,最终使其很难进入群体的核心圈层。

Note

论文因此把催产素的作用从“愿不愿意社交”往前推了一步:它先影响社会气味能否被稳定辨认。对象认不准,互动次数再多,也未必能长成一段互惠关系。

传统社交实验看见了“次数”,却可能看不见“关系”

小鼠社会神经科学长期依赖短时、双个体实验。研究者把两只小鼠放进同一空间,记录靠近、嗅闻、追逐或回避,再比较基因操作前后的差异。这类实验控制严格、重复方便,但它只拍下了社交生活的一张快照。

稳定关系至少还包含三个时间维度:对象是否固定、互动是否互惠、连接能否跨越多天保持。只有把同一批个体连续追踪数周,才能区分“今天碰巧靠得很近”和“持续优先选择彼此”。

论文把网络科学中的“富集俱乐部”(rich club,RC)概念引入小鼠群体。它不是把小鼠拟人化地分成“受欢迎者”和“边缘者”,而是一个严格的拓扑定义:一组连接度较高的节点彼此之间也高度连接。若某只小鼠在五个连续三日窗口中至少四次进入该结构,研究者就把它定义为稳定富集俱乐部成员,即sRC成员。

因此,这里的“小圈子”并非根据肉眼印象命名,而是从连续行为数据中计算出来的稳定、互惠连接结构。

NoSeMaze:把小鼠社会变成可以连续测量的网络

图1|NoSeMaze长期群居监测平台。系统把开放活动区、居住区、嗅觉学习模块、饮水口、顶部摄像机与RFID传感器组合起来,可连续记录9—10只小鼠。图源:论文Fig.3。
图1|NoSeMaze长期群居监测平台。系统把开放活动区、居住区、嗅觉学习模块、饮水口、顶部摄像机与RFID传感器组合起来,可连续记录9—10只小鼠。图源:论文Fig.3。

NoSeMaze的工程意义,在于同时解决了群体行为研究中的三个难题。

第一是身份。每只小鼠植入RFID标签,通道和饮水口附近的读写器可以确认个体身份;开放场中的毛发标记则为卷积神经网络提供视觉识别线索。研究者每轮分析前15天数据,避免毛发重新生长降低识别可靠性。

第二是连续性。每轮实验持续约3周,每组包含9—10只雄性小鼠。最终用于社会网络重建的视频总时长达到 7200小时,远超常见的几分钟社交测试。

第三是群体重组。79只C57BL/6J背景雄性小鼠被分为年轻成年组和老年成年组;不同轮次之间重新组合成员。这样便能判断一只小鼠进入核心圈层,是稳定的个人属性,还是由具体群体关系共同产生。

研究者从轨迹中定义两类事件:两只小鼠距离小于10厘米并持续至少1秒,记为一次互动;若互动前4秒中,一只小鼠移动距离至少是另一只的3倍,则记为具有方向性的主动接近。于是,“谁和谁在一起”以及“谁主动走向谁”都能转化为随时间变化的网络。

图2|从连续视频到社会网络。毛发图案与卷积神经网络用于追踪个体,空间轨迹进一步转化为互动网络和有方向的接近网络。图源:论文Fig.4。
图2|从连续视频到社会网络。毛发图案与卷积神经网络用于追踪个体,空间轨迹进一步转化为互动网络和有方向的接近网络。图源:论文Fig.4。

小鼠会形成稳定圈层,而且这种结构不是随机碰巧出现

研究者把每轮前15天分为五个连续的三日窗口,并在每个窗口构建一次社会网络。为避免大量弱连接遮蔽主要结构,他们保留每个节点相互最近的三个邻居,再识别连接度较高的富集俱乐部。

在混有前嗅核催产素受体缺失小鼠的16个可分析群体中,81%出现了稳定核心圈层。老年成年组的10轮实验全部出现,年轻成年组则在7轮中出现4轮。概率模型显示,成对或三只成员的持续聚集由随机过程产生的概率极低:分别低于10⁻⁷和10⁻⁹。

图3|连续五个三日窗口中形成的稳定富集俱乐部。蓝色节点代表稳定成员,红色节点为前嗅核催产素受体缺失小鼠。81%的可分析群体出现稳定圈层;圈层内部96.0%的主动接近具有互惠性。图源:论文Fig.6。
图3|连续五个三日窗口中形成的稳定富集俱乐部。蓝色节点代表稳定成员,红色节点为前嗅核催产素受体缺失小鼠。81%的可分析群体出现稳定圈层;圈层内部96.0%的主动接近具有互惠性。图源:论文Fig.6。

稳定圈层内部最突出的特征不是单次互动更久,而是互动更密集、更主动,也更互惠。圈层成员之间 96.0%的接近是双向的;整个群体的互惠接近比例为66.2%。圈层成员发起和接受的接近次数更多,但单次互动的平均持续时间与非成员没有显著差异。

核心成员并没有把每次接触拖得更长;区别在于,它们会反复走向同一批同伴,也更常得到回应。于是,单次行为的时长不是最敏感的指标。把对象选择放到时间轴上,关系结构才显出来。

“核心成员”不是固定性格,也不完全由血缘和地位决定

会不会只是几只格外外向、强势的小鼠总能站到网络中心?重组群体后,这个解释站不住了。

图4|圈层成员身份依赖具体群体。进入过稳定圈层的小鼠被换到新群体后,再次进入核心圈层的概率没有超过随机水平;同窝血缘也没有显著增加共同入圈概率。图源:论文Fig.7。
图4|圈层成员身份依赖具体群体。进入过稳定圈层的小鼠被换到新群体后,再次进入核心圈层的概率没有超过随机水平;同窝血缘也没有显著增加共同入圈概率。图源:论文Fig.7。

曾经进入核心圈层的小鼠,在成员被重新组合后再次入圈的概率处于随机模型的95%置信区间内。同窝小鼠一起进入核心圈层的概率,也没有显著超出随机分配结果。

社会地位确实有关,却不足以单独决定结果。稳定圈层成员总体排名更高,也更频繁地在通道中追赶其他小鼠;但高地位并不保证入圈。同一只小鼠离开核心圈层后,仍可能保留较高等级,却不再拥有原来的稳定连接。

核心成员身份并不会随个体一起迁移。它要在一组具体同伴之间重新形成:谁先靠近、谁稳定回应,都会改变最后的网络位置。

删除催产素受体后,小鼠依旧社交,却很难建立稳定关系

随后,研究者把变量收窄到前嗅核。这个嗅觉皮层区域参与加工同类气味;既往工作显示,催产素受体信号能提高社会嗅觉的信噪比,帮助小鼠形成对熟悉个体的稳定表征。

研究者向成年OXTR条件敲除小鼠的前嗅核双侧注射Cre病毒,选择性删除这一脑区的催产素受体,得到OXTRΔAON小鼠。这个设计没有让催产素系统在全脑消失,而是把干预集中到一个社会感觉处理环节。

在短时双鼠实验中,OXTRΔAON小鼠与对照的嗅闻次数、持续时间和行为状态转换均无显著差异。进入大型群体后,它们的总互动时间、主动接近次数、被接近次数和社会等级也总体正常。短时双鼠实验若到这里结束,OXTRΔAON小鼠大概会被归入“社交正常”。

一进入长期群体,这个判断就失效了。

图5|前嗅核催产素受体缺失小鼠难以进入稳定核心圈层。仅6.4%的OXTRΔAON小鼠轮次进入稳定圈层,对照小鼠为30.3%;随机置换检验显示差异显著(p=0.006)。图源:论文Fig.8。
图5|前嗅核催产素受体缺失小鼠难以进入稳定核心圈层。仅6.4%的OXTRΔAON小鼠轮次进入稳定圈层,对照小鼠为30.3%;随机置换检验显示差异显著(p=0.006)。图源:论文Fig.8。

在所有形成稳定圈层的群体中,只有两只OXTRΔAON小鼠成功进入核心结构。按小鼠—轮次计算,其进入比例为 6.4%,而对照为 30.3%;置换检验得到 p=0.006。

这不是“完全不想社交”,而是“无法把社交活动沉淀成稳定连接”。

问题出在关系的波动:它们今天找A,明天又换成B

为了量化这种差异,研究者提出平均归一化边波动指标NEF。它衡量一个节点与不同同伴的连接强度随时间波动多少:NEF低,说明对象选择较稳定;NEF高,则意味着今天频繁接近某只同伴,过几天连接又迅速减弱。

图6|总社交量正常,并不代表关系稳定。OXTRΔAON小鼠针对具体同伴的互动和主动接近波动更大;与此同时,其他小鼠对它们的接近也更不稳定。图源:论文Fig.9。
图6|总社交量正常,并不代表关系稳定。OXTRΔAON小鼠针对具体同伴的互动和主动接近波动更大;与此同时,其他小鼠对它们的接近也更不稳定。图源:论文Fig.9。

OXTRΔAON小鼠总体发起接近行为的强度随时间并未比普通非圈层成员波动更大,说明社交动机仍在。但拆分到具体对象后,它们的互动与主动接近NEF显著升高:接近谁、维持多久,都更不稳定。

不稳定还会反向传导。同群小鼠对OXTRΔAON小鼠的接近也更加摇摆。一次不够精准的社会感觉处理,经过双方反复反馈,逐渐放大为网络层面的连接失败。

这组结果比“突变小鼠交朋友失败”更值得琢磨。社会网络会放大细小偏差:一次对象识别不稳,会改变对方的回应;回应变得摇摆,又会进一步削弱原有连接。

它对自闭症研究意味着什么,又不意味着什么

论文在背景中讨论了自闭症谱系障碍,因为部分个体可能保留社交兴趣,却难以在复杂环境中形成稳定关系。但这项小鼠研究不能被直接翻译成“催产素决定人的朋友圈”,更不能据此推导鼻喷催产素可以治疗自闭症。

首先,实验对象全部为雄性小鼠。女性或混合性别群体仍需在后续平台中验证。

其次,小鼠的社会信息高度依赖嗅觉,人类则更多依赖视觉、语言和多模态线索。前嗅核中的催产素机制不能原样映射到人类社会网络。

第三,研究采用局部、条件性受体删除,回答的是“特定脑区中的催产素信号是否必要”,不是全身给药能否恢复关系形成。

第四,rich club是网络拓扑术语。它描述高度互联节点,不等同于人类社会中的“精英”“领导者”或真正意义上的朋友。

对临床研究更直接的启发在测量方法:社会功能不应只用一次接近行为衡量,还要考察对象选择、互惠性、稳定性以及群体成员的反馈。对社交障碍模型而言,数字化群体表型可能比单次实验更接近真实困难出现的地方。

医工学人点评

这篇论文把“关系能否稳定形成”做成了一个可以连续计算的生物学表型。至于小鼠会不会“抱团”,反而只是最浅的一层结论。

NoSeMaze、RFID、视频识别和网络模型看似只是工具,却改变了实验能够提出的问题。传统范式只能问:这只小鼠是否愿意接近另一只小鼠?新平台可以继续追问:它是否反复选择同一个对象?对方是否回以同样稳定的接近?这种关系能否跨越数天?换一个群体后,原有优势还会不会存在?

据此,“催产素促进社交”这句笼统概括需要收紧。前嗅核催产素受体并不主要决定社交动作的数量,它更可能提高社会感觉表征的稳定性,使个体能够持续识别并选择特定同伴。缺少这一状态,小鼠依然活跃,却难以把一次次接近积累成互惠关系。

这也是一种容易被忽略的神经接口。设备没有植入脑内,而是铺在动物的生活环境中;连续传感、个体识别与网络建模,让行为环境本身成了读取神经机制的入口。

论文留下的问题很具体:有些社交困难,是否不在于互动太少,而在于每一次互动都没有稳定地指向同一个对象?

参考资料

Nelias, C., Ghanayem, S., Wolf, D. et al. Stable clique membership in male mouse societies requires oxytocin-enabled social sensory states. Nature Communications 17, 8493 (2026).


撰文 | 袁艺博
审核 | 医工学人理事会
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