Science︱复旦大学刘星/马兰团队揭示小鼠大脑半球间杏仁核-伏隔核通路介导负面性情绪和行为

学术 2024-11-11 00:01 江苏

【神经科学前沿技术培训系列】详见文末

撰文︱张远

责编︱王思珍

哺乳动物的大脑由两个大脑半球组成，在结构上，它们通过三条主要的连合通路连接在一起。这些连合通路穿过大脑中线将左右半脑连接在一起，分别是胼胝体（Corpus callosum，CC）、海马连合（Hippocampal commissure，HC）和前连合（Anterior commissure，AC）。在结构上左右两个大脑半球是对称的，长期以来这些跨大脑半球的连接结构被认为在大脑半球间沟通和信息处理中发挥重要作用[1, 2]。有研究表明人类大脑的左半球和右半球表现出功能上不对称性[3, 4]。此外，动物和人类的CC或AC发育不全或受损可能导致情绪障碍并导致神经精神疾病[5–8]。然而，这些结构如何连接两个大脑半球以及它们在情绪中的作用尚不清楚。在大脑的主要连合投射中，AC是脊椎动物中最古老的连合结构，并且在不同物种之间组成AC的神经纤维差异很大。在大小鼠中，AC主要连接嗅觉和杏仁核[9、10]。基底外侧杏仁核（Basal amygdala，BLA）既能够编码正向也能编码负向情绪效价[11-13]，并且BLA神经元能够对与正向和负向情绪效价相关的线索作出响应[14、15]。BLA不同神经元群可能分别编码奖励或厌恶[16、17]，并且BLA中的正向和负向的神经网络可能在其输出中表现出空间隔离的模式。比如激活BLA到伏隔核（Nucleus accumbens，NAc）的投射促进寻求奖励和食欲行为，而激活BLA到中央核的投射会驱动与负价关联的学习行为[17-19]。由于大脑左右半球核团的结构对称性，以往研究多认为核团之间的连接是单侧的，而不同半球核团之间回路的生理功能常常被忽视。

近日，复旦大学刘星教授/马兰院士团队在Science杂志在线发表了题为“The interhemispheric amygdala-accumbens circuit encodes negative valence in mice”的研究论文。在这项研究中，研究者通过多种神经环路的研究方法、系统地追踪了小鼠BLA经AC向对侧半球的神经投射环路，并与同侧投射的神经环路进行比较，揭示了AC与对侧BLA-NAc神经投射通路在编码情感状态方面的潜在功能。（拓展阅读：马兰课题组最新进展，详见“逻辑神经科学”报道：JCI︱复旦大学马兰院士团队发现吗啡负性强化的线粒体稳态机制）

为了探究小鼠中AC结构的生理功能，首先，研究者在大脑中线处切断了AC，并检测AC切断后对小鼠行为的影响。在运动活动、焦虑水平、社交能力或蔗糖水偏好方面，AC切断的小鼠没有表现出和对照的显著差异。然而，AC切断影响厌恶情绪。在厌恶测试中，AC切断的小鼠比对照小鼠饮用更多的奎宁液体，其比例与水相当；在视觉悬崖测试中，AC切断小鼠对较浅侧的偏好降低；而在迫在眉睫的威胁（Looming）测试中，AC切断小鼠几乎不待在庇护所内，并且只有很短的时间处于冻结状态，大部分时间都在庇护所外面走动；此外，在社交回避测试中，与对照相比，AC切断的小鼠花费更多时间探索具有攻击性CD1小鼠。并且，在LiCl介导的条件位置回避（Conditioned place avoidance, CPA）测试和条件性恐惧学习任务中，切断AC的小鼠表现出较少的对有LiCl隔室的回避行为，并且展示出恐惧记忆学习缺陷。与对照相比，未切断AC的小鼠在正价刺激引起的偏好行为或价刺激引起的回避行为方面均未表现出缺陷。以上数据表明，在小鼠大脑中线切断前连合会导致厌恶感觉受损。

图1. 在小鼠脑中线处横断前连合会导致厌恶感受损。