为什么有的哺乳动物有着天然的一夫一妻制？为什么母亲对孩子有着强烈的爱意？伴侣间如何维系稳定的恋人关系？

这与一种广为人知、能促进分娩的激素——催产素（OXT）密切相关。近年来的研究发现，催产素不仅能促进分娩、哺乳；也能促进社交活动、增强配偶偏好，例如我们熟知的一夫一妻制，强烈的母性行为，亲子间良好的亲密感；这些作用分别通过外周血液与中枢脑内的催产素来完成和实现，因此催产素也享有“爱情激素（love hormone）”之称。

而分泌“爱情激素”的细胞位于下丘脑，它们主要通过发出长轴突投射至豌豆般大小的神经垂体，在那儿释放催产素入血至外周，调节分娩和哺乳。那么释放至外周血液的催产素能否重新入脑？还是在脑内的直接释放而发挥作用？

学者们通过点亮这个神奇“爱意来源地”——下丘脑-神经垂体系统（HNS）的全貌，为脑内催产素相关中枢行为或疾病的神经机制解析提供了新的证据和见解。

图1. 下丘脑大细胞性神经内分泌细胞的轴突直接延伸至垂体后叶，即神经垂体，构成下丘脑-神经垂体系统（HNS）。（图自https://commons.wikimedia.org/）

浙江大学脑科学与脑医学学院段树民院士和高志华教授的团队巧妙地将逆向示踪病毒注射至大鼠的神经垂体，利用病毒沿轴突高效逆向转运的特性，点亮了整个下丘脑-神经垂体系统。

团队继而与华中科技大学武汉光电国家研究中心龚辉教授团队合作，利用自主开发的荧光显微光学切片断层成像（fMOST）技术，对大鼠全脑进行显微切片和成像，历时近五年，首次完成了HNS高分辨率的三维重构图（图2）。

图2. 左，下丘脑-神经垂体系统的三维重构展示；右，大细胞内分泌神经元侧支投射示意图。

团队研究发现，下丘脑内多个区域都有向神经垂体投射的催产素神经元，且部分细胞除了投射至神经垂体的主轴突外，还能发出轴突侧枝（collaterals）投射至皮层、杏仁核、伏隔核、纹状体等脑内多个区域，提示它们可能同时向外周和中枢释放催产素。

为进一步探究这些细胞的功能，研究人员构建了OXT-Cre转基因大鼠，并在其神经垂体注射了Cre依赖、逆向转运的化学遗传学病毒，利用药物诱导，特异性操控催产素神经元。研究发现激活这些催产素神经元不仅能通过投射至神经垂体的主轴突释放催产素，提高外周血液中催产素的含量；还能通过脑内的侧枝释放催产素，促进了大鼠的社交行为；而抑制这些细胞则产生了相反的效果；提示催产素神经元能在外周和中枢释放催产素，协调机体稳态和中枢行为（图3）。

图3. 图文摘要：通过fMOST技术重构大鼠下丘脑-神经垂体系统；利用化学遗传学方法特异操控OXT大细胞能影响外周血OXT水平，并调控大鼠的社交行为等

上述研究结果于2020年11月19日在线发表于《神经元》（Neuron）期刊。浙江大学脑科学与脑医学学院高志华教授和华中科技大学武汉光电国家研究中心李安安教授为本文的共同通讯，浙江大学博士后张斌和博士研究生邱礼耀是论文共同第一作者，博士研究生肖薇参与了部分实验，并参与设计了文章的图文摘要。研究受国家重点研发项目，国家自然科学基金，广东省科技计划项目，中央高校基本科研业务费和中国博士后科学基金等资助。

（论文原文链接：https://doi.org/10.1016/j.neuron.2020.10.032）