学科前沿
面对未知,乐观还是悲观?华中科技大学王建枝/杨莹揭示大脑偏好乐观的神经环路

发布日期:2022-09-21  浏览次数:136

信息在不同的环境中被反复检索和重新编码,记忆通常变得模糊,泛化过程随之产生。泛化是生物个体处理现实世界中不确定性的一种高级认知能力。恐惧泛化是条件性的恐惧反应转移到另一个相似但安全刺激上的现象,然而,过度的恐惧泛化不利于个体适应环境。恐惧的过度泛化是焦虑障碍的核心症状之一。

基底外侧杏仁核(BLA)接收来自多个脑区的感觉信息,可将某些线索转化为动机行为,并参与情绪记忆的泛化。内侧前额叶皮质(mPFC)的边缘下(IL)区是BLA的上游区之一,参与消极和积极的情绪行为。

2022年9月17日华中科技大学同济医学院王建枝、杨莹课题组在Nature Communications杂志上发表文章发现了奖赏信息泛化的神经环路机制,并揭示该环路在抑郁和焦虑中的作用。


图片


1

基底杏仁核后部神经元响应奖赏泛化

GO/NO—GO实验是研究啮齿类动物面对不确定线索时的行为反应。研究人员通过16天训练后小鼠在听到2000HZ声音线索后鼻触试管获得糖水奖赏,在习得这一奖赏行为后引入5000HZ声音线索作为不确定线索。经过训练后小鼠在听到不确定线索声音后首次鼻触试管潜伏时间减少,鼻触试管的总时间减少,表明小鼠可区分奖赏线索和不确定线索。

根据上述行为学结果将小鼠分为高奖赏泛化(在听到不确定线索声音后花更多时间鼻触试管)和低奖赏泛化(在听到不确定线索声音后花更少时间鼻触试管)两种类型,免疫荧光发现高奖赏泛化小鼠基底杏仁核后部(pBLA)钙结合蛋白1(calbindin 1,Calb1)阳性神经元大量激活

化学遗传学慢性激活或光激活pBLA- Calb1增加高奖赏泛化小鼠在听到不确定线索声音时鼻触试管的时间,减少首次鼻触试管的潜伏时间。而在抑制pBLA- Calb1活性后减少鼻触试管的时间,增加首次鼻触的潜伏时间。

研究人员进一步建立奖赏性和厌恶性条件刺激:在听到2000HZ声音线索后给予糖水溶液奖赏,在听到9000HZ声音线索后给予足底电击刺激。有意思的是在听到5000HZ声音不确定线索,约一半小鼠选择鼻触试管,试图获得糖水奖赏(称为奖赏性偏好小鼠),约45%小鼠选择呆在足底电击的平台上(称为厌恶性偏好小鼠)。

小鼠在听到乐观相关的声音(奖赏信号)线索和悲观相关声音(电击惩罚信号)中pBLA神经元活性反应不同,抑制该类型神经元后小鼠对乐观线索变得不敏感,激活该类型神经元对乐观线索响应更加积极。

光抑制奖赏性偏好小鼠pBLA- Calb1神经元活性后延长首次鼻触试管的潜伏时间,激活厌恶性偏好小鼠pBLA- Calb1神经元活性后缩短首次鼻触试管的潜伏时间,这就表明在面对不确定情况下,pBLA- Calb1神经元编码奖赏性记忆泛化。


图片

图1:pBLA- Calb1神经元活性与泛化奖赏相关

2

IL–pBLA环路调控泛化奖赏信息

逆行示踪病毒揭示pBLA逆行投射到IL区域,光纤钙成像技术记录到奖赏性偏好小鼠IL–pBLA环路神经元钙离子活性明显增加。光抑制IL–pBLA环路奖赏性偏好小鼠鼻触糖水溶液试管的次数减少,首次触碰潜伏时间延长。相反的是,光激活IL–pBLA环路厌恶性偏好小鼠鼻触糖水溶液试管反应增强,首次触碰潜伏时间缩短。


图片

图2:IL–pBLA环路调控奖赏泛化行为

3

IL–pBLA环路调控抑郁和焦虑样行为

过度负向情绪记忆的泛化是焦虑和抑郁症的典型特征。慢性应激引起小鼠出现抑郁样和焦虑样行为的同时IL–pBLA环路活性降低,光激活IL–pBLA环路后能够缓解抑郁样和焦虑样行为


图片

图3:IL–pBLA环路调控抑郁样和焦虑行为


总结

本文揭示了响应泛化奖赏信号的神经环路IL–pBLA-Calb1,该神经环路在慢性应激引起的抑郁样和焦虑样小鼠中活性降低,激活该神经环路后改善抑郁和焦虑样行为障碍。



本文来源于神经周K,如有侵权请联系删除。

Top