Neuron：杏仁核-黑质投射环路调控情绪学习的新机制学术资讯

来源：brainnews

本文从环路和神经元亚群水平证明了中央杏仁核（CeA）与外侧黑质（SNL）之间的投射关系，并发现CeA-SNL神经元受奖赏和厌恶性刺激所激活，这一投射环路能够调控工具性学习和条件性学习。研究结果提出了杏仁核-黑质投射环路调控情绪学习的新机制，也许有助于阐明神经精神疾病中环路功能异常所引起情绪产生和调控缺陷的机制。

杏仁核是情绪处理中心，中央杏仁核（CeA）是杏仁核的子区域之一，为GABA能核，对于威胁性刺激引起的自主神经和行为改变至关重要。此外，杏仁核还有助于其他认知过程，包括奖赏学习、工具性学习以及巴甫洛夫学习。这些并行过程以复杂的方式相互作用，并且被认为依赖于重叠但截然不同的神经基础。CeA参与工具性和巴甫洛夫式条件化的奖赏学习，但其涉及的传出通路及与参与防御行为的神经环路之间的联系尚不清楚。
以往实验表明，在大鼠和非灵长类动物中，CeA会投射到外侧黑质（SNL），构成从杏仁核到中脑多巴胺（DA）区域的主要连接通路。中脑DA神经元在奖赏动机行为中起重要作用，但关于SNL DA神经元的作用知之甚少，且SNL DA神经元似乎具有与显着性、新颖性和刺激强度相关的特殊反应特性。因此，本文作者假设CeA信号可以将有关显着性刺激的信息传递给特定DA亚群，从而调控对奖赏和厌恶的行为反应。基于此假设，本文旨在阐明CeA-SNL投射通路对食物奖赏和厌恶性学习的调控作用。

在小鼠中，还未有研究者利用现代光遗传学方法研究CeA-SNL投射，因此作者首先检验了小鼠中的CeA-SNL投射通路，确认了在小鼠中CeA投射到黑质致密部和黑质侧部，合称SNL。然后作者开始探索CeA-SNL投射在情绪学习行为中的功能作用。在颅内自身刺激实验（ICSS）和实时位置偏好实验（RTPP）中通过光激活SNL区域能够强化奖赏寻求行为，然而这种强化现象在条件位置偏好实验中没有观察到，表明CeA-SNL投射能够强化操作性学习但不能强化巴甫洛夫式条件性学习。在食物奖赏操作性学习和条件性学习过程中给予食物奖赏都能够激活CeA-SNL神经元活动，同样地在条件化恐惧实验中恐惧刺激也能激活CeA-SNL神经元，表明食物奖赏和厌恶刺激都能激活CeA-SNL投射神经元。

图1 CeA-SNL神经元是奖赏和厌恶条件学习的必要条件

接下来作者将AAV-eNpHR注射到CeA中，给予SNL光照以抑制CeA-SNL神经元活动，结果显示寻求食物奖赏或者回避恐惧行为都因此受到了影响，说明CeA-SNL是食物奖赏和厌恶条件性学习、奖赏工具性学习的必要条件（图1）。

图2 CeA-SNL投射神经元的遗传图谱绘制

最后探索上述现象的神经元亚群机制。作者在SNL中注射逆转录病毒标记CeA-SNL环路，发现SNL中接受CeA投射的神经元大部分都表达生长抑素（Sst+）。随后作者用光激活SNL Sst+神经元后发现能够增强ICSS和RTPP行为，表明CeA-SNL Sst+神经元是工具性学习的必要条件（图2）。

图3 SNL DA神经元被奖赏性和厌恶性刺激所激活

此外，作者还发现CeA中的GABA能神经元不仅能够直接抑制GABA能和DA能神经元，还会优先投射到SNL的GABA能神经元中，以去抑制的方式兴奋SNL的多巴胺能神经元（DA）。同样，在进行奖赏操作性学习、奖赏和厌恶性条件学习中，SNL的DA神经元也能够被奖赏和厌恶性刺激所激活（图3），但其激活模式与CeA-SNL投射神经元激活模式有差异。

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