青少年期雄性大鼠动作序列的过早释放:冲动性行为的性别特异性表现及其神经发育机制

《Frontiers in Behavioral Neuroscience》:Premature release of action sequences in adolescent male rats

【字体: 时间:2026年02月11日 来源:Frontiers in Behavioral Neuroscience 2.9

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  本研究通过操作性条件反射任务(operant task)发现,青少年期雄性大鼠在需要抑制冲动行为的任务中表现出显著更高的过早反应率(premature responses),且该现象独立于一般运动活动水平(Open Field测试)和认知功能(Y迷宫物体识别记忆)。研究提示青少年期冲动行为具有性别依赖性特征,可能由皮质-纹状体环路(cortico-striatal circuits)发育差异驱动,为理解青春期风险行为(risk-taking)和精神疾病易感性提供了新视角。

  
引言
青春期是从童年向成年过渡的关键阶段,以冲动性、社交行为、新奇寻求和风险行为增加为特征。既往研究显示青少年在操作性任务中易出现过早反应,但其背后机制尚不明确——这可能源于普遍性多动、认知缺陷,或特定形式的冲动性。本研究通过需要抑制动作序列的奖励任务,结合运动活动与记忆测试,探讨青少年期冲动行为的特异性及其性别差异。
材料与方法
实验选用16只青少年期和16只成年Long-Evans大鼠(雌雄各半),在操作性任务中训练其抑制2.5秒等待期内的过早反应。任务通过鼻触孔(nose-poke)触发舔水序列,及时等待可获水奖励(50%概率),过早触发则无奖励且重置计时。同时通过旷场实验(Open Field)评估运动活动,Y迷宫物体识别任务评估记忆功能。数据分析采用MATLAB定制脚本及Prism统计软件,包括重复测量方差分析(Three-way Repeated Measures ANOVA)和逻辑斯蒂拟合(logistic function)。
结果
青少年与成年大鼠均能习得奖励任务
所有组别在15天训练后均能提高及时反应率(F(1,28)=81.95, p<0.001)。青少年期雄性大鼠的过早反应数量显著高于雌性及成年组(线性回归:性别效应t(473)=3.215, p=0.001),且其等待时间累积曲线斜率更大(逻辑拟合系数p2=1.222 vs. 雌性0.968),表明冲动性行为具有年龄与性别交互作用(年龄×性别交互效应t(473)=-4.409, p<0.001)。
冲动性增强与运动活动无关
旷场测试中,各组在训练与测试阶段的穿越次数(crossings)和直立次数(rearings)无显著差异(时间主效应F(1,28)=36.99, p<0.0001),且过早反应与运动活动无相关性(Pearson相关系数r均<0.39, p>0.33)。中心区域停留时间亦无组间差异(Kruskal-Wallis检验p=0.803),排除了普遍多动或焦虑样行为的影响。
青少年与成年大鼠识别记忆能力相似
Y迷宫测试中,所有组别均能区分新异物体(偏好指数显著高于0,t检验p<0.01),且训练期探索时间无年龄或性别差异(三因素ANOVA对象主效应F(1,28)=151.7, p<0.0001)。表明冲动行为差异并非源于认知功能缺陷。
讨论
青少年期雄性大鼠的过早反应可归类为等待冲动性(waiting impulsivity)和停止冲动性(stopping impulsivity),且与皮质-纹状体网络发育密切相关。性别差异可能源于激素调控的神经可塑性变化:雌性青春期较早,雌激素(estradiol)可能通过多巴胺系统调节时间感知;雄性则经历更长的抑制控制成熟期,与前额叶白质重组相关。本研究结果与人类青少年研究一致,男性通常表现出更高的感觉寻求和冲动行为倾向。这种特异性冲动表型可能成为成瘾和精神疾病风险的生物标志物,为针对青春期人群的预防策略提供理论依据。
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