Science:最新的奖励中枢

B站影视 2025-02-05 11:01 3

摘要:2025年1月24日,匈牙利HUN-REN医学研究所大脑皮层研究实验室János Szabadics, Gábor Nyiri在Science杂志发表了“Identification of the subventricular tegmental nucleu

2025年1月24日,匈牙利HUN-REN医学研究所大脑皮层研究实验室János Szabadics, Gábor NyiriScience杂志发表了“Identification of the subventricular tegmental nucleus as brainstem reward center”提出室下被盖核为脑干奖赏中枢。

奖赏对于动机、决策、记忆以及心理健康至关重要。在小鼠实验中,奖赏及其预期会激活室下被盖核(SVTg),而对室下被盖核的刺激会导致位置偏好、焦虑减轻以及伏隔核多巴胺释放。小鼠会自我刺激室下被盖核,新皮层也能直接激活该区域,进而有效抑制外侧缰核(与抑郁相关的脑区)。这一机制或许也能解释为何抑制SVTg会引发厌恶感并加剧恐惧。研究表明SVTg为脑干中的一个奖赏中枢,作为奖赏处理、情感效价和动机的关键枢纽。

1. 脑桥的SVTg通过GABA能突触抑制LHb

作者通过将Cre依赖的腺相关病毒注射到vGAT - Cre小鼠的LHb中研究LHb的GABA能神经元输入。在对整个小鼠大脑中所有逆行标记的神经元进行定量分析后,发现投射到LHb的GABA能输入神经元中,约15% 起源于SVTg。发现注射到LHb的依赖Cre重组酶的逆行AAV标记了SVTg神经元,SVTg→LHb神经元不是胆碱能、谷氨酸能或生长抑素阳性的。使用依赖Cre和不依赖Cre的双逆行病毒示踪技术,发现SVTg中几乎所有的SVTg→LHb神经元都是GABA能。LHb神经元向VTA传递负效价信号,为了研究投射到VTA的LHb神经元是否直接受到SVTg→LHb神经元的抑制,进行了顺行和逆行病毒示踪实验。SVTg神经元与LHb→VTA神经元的胞体和树突建立了含gephyrin蛋白的连接。并且在LHb中,SVTg突触在突触后同时含有GABAA受体的γ2亚基和gephyrin蛋白。这些结果表明SVTg神经元对LHb具有特定回路的抑制作用。作者继续在清醒的头部固定小鼠中结合使用体内多通道电生理记录和光遗传学刺激研究SVTg和LHb神经元之间的功能连接,尽管无法有效地激活所有SVTg神经元,但发现至少23%的LHb神经元在对SVTg神经元的光遗传学刺激做出反应时其活动持续下降。还发现SVTg可以抑制由厌恶性吹气激活的典型LHb单位。这些结果表明,SVTg可以直接抑制参与编码负面经历的LHb神经元。

2. SVTg神经元能在小鼠身上引发愉悦体验

由于抑制LHb能够诱发愉悦体验,作者在行为实验中测试了对SVTg进行光遗传学刺激的效果。在适应期过后,在不同日期分别进行实时位置偏好(RTPP)和条件性位置偏好(CPP)测试。在习惯化当天,小鼠对两个隔室均无偏好。与对照小鼠相比,ChR2小鼠(使用4赫兹和20赫兹两种频率)对双室箱中受刺激的隔室表现出RTPP。ChR2小鼠在RTPP测试期间的速度变化,可能表明其有寻求奖励的行为。接下来向vGAT-Cre小鼠的SVTg→LHb神经元中注射表达ChR2的AAV,然后在SVTg上方植入光纤。对处于食物限制状态的小鼠,在一个带有两个鼻触的操作性条件反射任务中训练10天。只有当小鼠将鼻子伸进预先设定的(ILLUM)孔中时,才会接受光照。发现ChR2小鼠将鼻子伸进ILLUM孔的次数比对照小鼠多,到训练的最后一天(第10天),ChR2小鼠伸进ILLUM孔的次数明显高于对照小鼠。ChR2小鼠也更偏好ILLUM孔。最后,在不进行光照的情况下测试ChR2小鼠的偏好记忆,发现它们仍然比对照小鼠更偏好ILLUM孔。这些结果表明,SVTg的激活具有奖励效应,并且小鼠试图自我激活其SVTg,即使ILLUM孔不再触发光刺激,SVTg在寻求奖励行为中发挥作用。接下来研究对SVTg进行光遗传学激活是否能减轻小鼠的焦虑。将ChR2小鼠和对照小鼠放置在高架十字迷宫(EPM)上,在整个实验过程中,它们持续接受10分钟4赫兹的光照。ChR2小鼠在开放臂中停留的时间更长,进入开放臂的次数也比对照小鼠多,这表明SVTg的激活可能具有抗焦虑作用。

Summary

该研究确定SVTg为脑干奖赏中枢,并围绕其展开多方面研究。SVTg的奖赏相关活动及小鼠自我刺激SVTg诱导NAcc释放多巴胺,且其神经元有成瘾相关受体,表明SVTg可能在成瘾中发挥作用。LHb 过度激活与焦虑和抑郁症有关,而 SVTg可抑制LHb并减轻小鼠焦虑,SVTg抑制可能引发这些疾病,激活则可能有治疗效果。阿尔茨海默病和帕金森病早期表现在脑桥脑干,推测SVTg可能在这些疾病的情绪功能障碍发展中起作用,了解其易损性有助于理解这些疾病。

参考文献

Zichó K, Balog BZ, Sebestény RZ, Brunner J, Takács V, Barth AM, Seng C, Orosz Á, Aliczki M, Sebők H, Mikics E, Földy C, Szabadics J, Nyiri G. Identification of the subventricular tegmental nucleus as brainstem reward center. Science. 2025 Jan 24;387(6732):eadr2191. doi: 10.1126/science.adr2191. Epub 2025 Jan 24. PMID: 39847621.

来源:韵韵课堂

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