甲状旁腺激素（PTH）水平异常与患者的焦虑、抑郁等精神症状密切相关，但背后的神经机制尚不明确。近日，中国科学院深圳先进技术研究院杨帆团队在 iScience 发表研究，借助一湾生命科技 BehaviorAtlas 3D-AI 小鼠行为分析系统，系统揭示了 PTH 在不同性别小鼠中诱导的截然相反的行为效应：雄性表现出去焦虑和运动亢进，而雌性则出现焦虑样行为。该研究为理解甲状旁腺功能亢进患者的精神症状提供了新的神经生物学视角。
上述研究中的 3D 精细行为分析采用了一湾生命科技自主研发的 BehaviorAtlas 3D-AI 小鼠行为分析系统，通过高精度三维运动学解析捕捉激素诱导的细微行为变化，为复杂神经行为表型研究提供了更加精准、高维的分析工具。
甲状旁腺激素（PTH）是调节钙磷代谢的核心激素，但临床研究发现，原发性甲状旁腺功能亢进（pHPT）和继发性甲状旁腺功能亢进（sHPT）患者常伴有焦虑、抑郁等精神症状。
这些症状是否由 PTH 直接引起？PTH 对情绪行为的调控是否存在性别差异？其背后的神经机制又是什么？
2026 年 7 月 1 日，中国科学院深圳先进技术研究院杨帆团队在 iScience 发表题为 “PTH-induced behavioral and metabolic alterations in mouse models of hyperparathyroidism” 的研究。
该研究利用多种小鼠模型结合行为学评估，系统揭示了 PTH 对情绪和运动行为的性别特异性调控作用。
研究团队通过原发性甲状旁腺功能亢进（pHPT）模型、继发性甲状旁腺功能亢进（sHPT）模型以及外源 PTH 给药模型，结合传统行为学实验、代谢分析、神经环路示踪以及 BehaviorAtlas 3D-AI 小鼠行为分析系统，深入解析 PTH 影响动物行为的潜在机制。
01
pHPT 与 sHPT 模型诱导截然相反的行为表型
研究者首先建立了两类甲状旁腺功能亢进小鼠模型：
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**pHPT 模型：**利用 PTH-Cre 小鼠中自然发生的 PTH 升高个体，根据血清 PTH 水平分为低 PTH 组（Normal）和高 PTH 组（pHPT）。
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**sHPT 模型：**通过高磷低钙饮食诱导，模拟慢性肾病相关继发性甲状旁腺功能亢进状态。
在旷场实验（OFT）中，高 PTH 的 pHPT 小鼠表现出明显的探索增强：
中心区域停留时间增加 366%，中心进入次数增加 282%，总运动距离增加 163%。
在明暗箱实验（LDT）中，高 PTH 小鼠在亮区停留时间增加 72.4%。
这些结果提示：
pHPT 模型表现出明显的去焦虑样行为和运动亢进表型。
与此相反，sHPT 小鼠表现出完全不同的行为特征。
通过高磷低钙饮食诱导的 sHPT 小鼠，其血清 PTH 水平升高 86.2%。
在 OFT 中：
- 中心区域停留时间减少 55.3%
- 中心进入次数减少 47.1%
- 总运动距离减少 37.3%
在高架十字迷宫（EPM）中：
- 开放臂停留时间减少 48.6%
在悬尾实验（TST）中：
- 不动时间增加 25.1%
这些结果表明，sHPT 小鼠表现出明显的焦虑样和抑郁样行为。
恢复正常饮食后，OFT 和 EPM 中的焦虑样行为得到逆转，但 TST 中的不动行为仍然持续存在。
这一结果提示：
PTH 升高与低钙状态可能通过不同机制影响情绪行为。
此外，慢性肾病相关 sHPT 模型也表现出类似的探索减少表型。
综上，研究发现：
pHPT 与 sHPT 在行为表现上呈现“一升一降”的鲜明差异，提示不同疾病状态下 PTH 信号可能产生完全不同的神经行为效应。
02
外周 PTH 注射会引发性别差异的行为反应
研究者进一步通过腹腔注射人 PTH（1-34）——内源性肽的活性片段（0.33 μg/kg）直接验证 PTH 的行为效应。
在雄性小鼠中，PTH 注射后 OFT 中心时间增加 76.1%、中心进入增加 77.8%、总距离增加 43.0%（图 2C）；EPM 中开放臂时间增加 107.4%（图 2F）。
但在健康雌性小鼠中，PTH 对 OFT 指标无显著影响（图 2D），反而在 EPM 中减少开放臂进入 38.2%（图 2G）。
卵巢切除后，雌性小鼠对 PTH 的敏感性增强，出现明显的焦虑样行为。
PTH 注射后 30 分钟，血清 PTH 在雄性和雌性中均显著升高（分别增加 38.5% 和 44.7%），但脑脊液中均未检测到 PTH 升高（图 2A-B），提示 PTH 可能通过脑室周围器官等途径间接调控中枢。
03
3D 精细行为分析揭示 PTH 抑制雄性理毛行为
研究者利用一湾生命科技 BehaviorAtlas 3D-AI 小鼠行为分析系统对 PTH 注射后小鼠的自发行为进行了高分辨率 3D 运动学分析。
该系统通过四台 Intel RealSense D435 相机同步采集多视角视频，追踪 16 个身体关键点，通过无监督聚类将行为分为探索、运动和静止三大类及其亚型（如直立、伸展、嗅探等），并基于动态时间规整核量化行为相似性。
在雄性小鼠中，PTH 显著减少了理毛（grooming）行为的时间比例，从 12.4% 降至 6.9%（图 3D）。
在雌性小鼠中，仅直立（rearing）行为略有减少（图 3F）。
值得注意的是，雄性小鼠的基础理毛时间本身就显著高于雌性（图 3C），这与先前关于共情行为中性别差异的报道一致。
运动学分析显示，雄性 PTH 组有帧间距离增加的趋势（图 3H），但未达到统计学显著性。
总体而言，PTH 对两性的探索和运动行为状态分布影响不大（图 3B-C）。
这些发现与 OFT 中雄性运动亢进一致，进一步证实了 PTH 对雄性自发行为的特异性调控，也验证了 BehaviorAtlas 3D-AI 系统在捕捉药物诱导的细微行为变化方面的独特价值。
04
PTH 诱导的代谢变化
研究者利用代谢笼系统（CLAMS-10M）对 PTH 注射后 48 小时内的能量代谢进行了连续监测（图 4A-B）。
结果显示，雄性小鼠的呼吸交换率（RER）在低剂量 PTH 处理后的光照期显著降低（图 4C-D），提示机体能量底物利用从碳水化合物向脂质氧化转变，这与 PTH 促进白色脂肪棕色化的已知效应一致。
雌性小鼠的 RER 仅在较高剂量下才出现显著变化（图 4D），表明雌性对 PTH 的代谢效应具有更高的耐受性。
累计食物摄入量（图 4E-F）和饮水摄入量在性别和处理组间均无显著差异。
在自主活动方面，尽管两因素方差分析显示高剂量 PTH 处理雄性小鼠的 Y 轴活动存在显著差异，但进一步的光照/黑暗期分层分析未得到支持（图 4G-H），表明在 48 小时代谢笼监测窗口内，PTH 未引起持续性的自发活动改变。
因此，OFT 和 EPM 中观察到的行为效应不大可能继发于系统性代谢改变，而更可能反映 PTH 信号急性期的中枢机制。
05
PTH1R 全脑表达图谱及 SFO 化学遗传功能验证
研究者通过 PTH1R-Cre 与 Ai14 报告小鼠杂交，系统描绘了 PTH1R 的全脑表达图谱。
PTH1R-tdTomato 信号广泛分布于多个脑区，尤其在非神经元结构中表达丰富（图 5B）；原位杂交证实 pth1r mRNA 与 tdTomato 信号在穹窿下器（SFO）、视交叉上核（SCN）和终板血管器（OVLT）等脑室周围器官中共定位（图 5A）。
单细胞转录组数据显示，PTH1R 广泛表达于 GABA 能神经元、谷氨酸能神经元及星形胶质细胞、少突胶质细胞、血管细胞等非神经元细胞类型，而 PTH2R 表达主要局限于神经元。
性别比较显示 PTH1R 表达细胞类型比例在雄性和雌性间无显著差异。
为验证 CVOs 中 PTH1R 的功能贡献，研究者在 PTH1R-Cre 小鼠 SFO 中注射激活型化学遗传病毒，经 CNO（一种化学遗传药物）激活 SFO-PTH1R 神经元后，小鼠 OFT 中心时间、中心进入和总距离均有轻微增加，EPM 开放臂进入也呈边缘显著增加（图 5E-F），与 PTH 外周给药后雄性小鼠的去焦虑样表型一致。
通过颅内注射 PTH 受体拮抗剂 PTH（7-34）阻断 SFO-PTH1R 信号，OFT 总距离、中心时间和中心进入峰值均有降低趋势，EPM 和 LDT 中也观察类似结果，但均未达统计学显著性。
提示 SFO-PTH1R 细胞部分参与但并非完全介导 PTH 诱导的去焦虑样行为。
06
BayOne 助力科研
值得一提的是，该研究论文使用了一湾生命科技（BAYONE）的 BehaviorAtlas 3D-AI 动物行为分析系统，展现了精细行为分析在神经科学研究中的巨大价值。
通过更高维、更精准的行为学评估，研究人员能够更加深入地解析神经环路与复杂情绪行为之间的动态关系，为脑科学研究带来新的突破方向。
BehaviorAtlas 3D-AI 动物行为分析系统是国内首家 3D-AI 精细行为学分析系统，可以在三维层面分析动物的精细行为；追踪 16+ 个身体点，实现行为全面量化；提取 40+ 种行为亚型，包括嗅探、梳理、跳跃等行为；计算 100+ 种参数，捕捉动物行为的每一个细节；输出专业级可视化图表，满足 SCI 论文发表要求。
目前，BehaviorAtlas 3D-AI 动物行为分析系统已经在大、小鼠、非人灵长类动物、犬类等模式动物上，针对自闭症、帕金森症、抑郁症、脑出血等疾病模型以及精神类药物筛选上进行了多种应用。
在此，我们也感谢 BehaviorAtlas 的用户对我们系统的关注和支持，希望 BehaviorAtlas 能够帮助更多的科研人员去解答生命科学中的难题。
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参考文献：
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Lu Zhang, Yan Chen, Yuting Liu, et al. PTH-induced behavioral and metabolic alterations in mouse models of hyperparathyroidism. iScience. Published by Elsevier Inc. 2026, 116650, ISSN 2589-0042, doi:10.1016/j.isci.2026.116650