深圳先進院揭示大腦處理獎賞和厭惡的伏隔核平行環(huán)路新機制
動物的行為動機可簡單概括為“趨利避害”。人們追求讓自身愉悅的事物——如美食、游戲、音樂等,這些都能促使大腦分泌多巴胺,帶來所謂“快樂”的感覺;而人們會下意識地逃避感到厭惡的事情,如饑餓、危險、疼痛等。需要指出的是,這種逃避行為是多數(shù)成癮患者無法忍受強烈的戒斷癥狀,進而陷入毒品復吸的重要原因。
多個腦區(qū)參與調控上述過程,包括腹側被蓋區(qū)(VTA)、伏隔核(NAc)、基底外側杏仁核(BLA)和丘腦室旁核(PVT)等。其中伏隔核被視作是處理獎賞和厭惡信息的中心,是研究重點關注的腦區(qū)。NAc主要由GABA能中型多棘神經元(MSN)組成。根據(jù)表達的多巴胺受體不同,MSN分為D1和D2型神經元。過往研究將調控獎賞和厭惡的行為歸結于D1型神經元和D2型神經元的差異,但近年來的研究表明,D1-和D2-型神經元都能參與調控獎賞和厭惡行為。與其他投射到NAc的谷氨酸輸入不同,研究發(fā)現(xiàn)PVT→NAc通路調控嗎啡戒斷相關的厭惡效應。那么,伏隔核分別調控獎賞和厭惡行為的功能單元是否能根據(jù)神經元的特異上下游環(huán)路來定義?
近日,中國科學院深圳先進技術研究院研究員朱英杰團隊在《自然-通訊》(Nature Communications)上發(fā)表研究成果,揭示了伏隔核兩條平行環(huán)路分別調控獎賞和厭惡行為??蒲腥藛T利用AAV1-cre病毒順行跨單突觸的特性去分別標記接收BLA投射的NAc神經元(NAcBLA)和接收PVT投射的NAc神經元(NAcPVT),發(fā)現(xiàn)它們是兩群不同的細胞。研究團隊利用光遺傳學技術激活NAcBLA和NAcPVT神經元,發(fā)現(xiàn)它們分別介導獎賞和厭惡。通過神經示蹤和膜片鉗電生理記錄,研究證明NAcBLA神經元通過投射到VTA的GABA能神經元來解除對多巴胺神經元的抑制,進而促進多巴胺的釋放介導獎賞效應,而NAcPVT神經元通過投射到外側下丘腦(LH)的GABA能神經元介導厭惡過程。研究表明,失活NAcBLA神經元導致小鼠喪失了對美食的興趣;而失活NAcPVT神經元則有效緩解了阿片戒斷癥狀。
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該研究提供了伏隔核(NAc)神經元編碼獎賞和厭惡的環(huán)路新視角,回答了為什么不同的谷氨酸輸入在伏隔核介導相反的行為。該研究成果有助于推動關于獎賞與厭惡相關疾病防治的深入研究,例如,通過調控NAcPVT環(huán)路來治療成癮,調控NAcBLA環(huán)路來干預抑郁癥等。
研究工作得到國家自然科學基金委員會、科技創(chuàng)新2030-“腦科學與類腦研究”重大項目、廣東省腦連接圖譜重點實驗室、深港腦科學創(chuàng)新研究院和深圳市科技創(chuàng)新委員會等的支持。
NAcBLA神經元和NAcPVT神經元分別投射到不同的下游腦區(qū)
兩條平行的NAc神經環(huán)路分別調控獎賞和厭惡
來源: 深圳先進技術研究院


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