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包括人类在内的脊椎动物，其大脑都拥有两个脑半球，左右脑半球在结构方面呈对称状态。长期以来，由于大量的神经连接以同侧大脑半球神经元之间的连接为主，所以在对脑神经连接功能进行研究时，主要考虑的是同侧半球内的连接情况，却忽视了两个脑半球之间神经连接的作用。
2024年11月8日(当地时间)，复旦大学基础医学院、脑科学研究院刘星教授、马兰院士，于国际知名期刊 Science (IF:44.7) 发表题为《杏仁核至对侧脑半球伏隔核神经环路编码负性情绪效价》(The interhemispheric amygdala-accumbens circuit encodes negative valence in mice)的论文。该研究发现，小鼠脑内基底外侧杏仁核(BLA)神经元，通过连接左右两侧脑半球的前连合(Anterior Commissure, AC)投射到对侧脑半球的伏隔核(NAc)，这一跨脑半球神经环路与同侧神经环路的功能相反，介导恐惧、厌恶类负性情绪及逃避行为的产生。
刘星教授介绍，切断前连合后，小鼠表现出厌恶和逃避行为的受损。研究团队借助脑透明化3D成像、神经元翻译组测序、顺行和逆行神经示踪荧光标记等技术，观察到在BLA脑区存在两群不同的神经元。这两群神经元分别接受来自不同脑区的神经支配，并且各自向同侧或对侧脑半球的NAc进行投射。
BLA作为关键脑区，在机体中承担着重要功能，它掌控着包括恐惧、厌恶、逃避等情绪反应，同时也负责学习、记忆以及社会交往等功能。而NAc同样有着不可忽视的关键作用，其在奖赏、快乐、成瘾以及情绪调节等多个层面发挥着重要影响。借助在小鼠脑内植入光纤在体实时记录神经元活动信号和光遗传学实时特异性干预等方法，研究团队发现，摄食甜水、与异性社交等奖赏性刺激选择性地激活BLA到同侧半球NAc的神经投射，而摄入苦味水、面临危险等厌恶性刺激则选择性地激活BLA到对侧半球NAc的神经投射。
图1. 研究团队
进一步研究表明，BLA到同侧半球NAc的神经投射主要支配D1型神经元，增加在NAc的多巴胺释放，促进正性奖赏情绪的形成；而BLA至对侧半球NAc的神经投射主要支配D2型神经元，降低NAc的多巴胺水平，而导致负性厌恶情绪和相关记忆的形成。
该工作区分了BLA向同侧和对侧大脑半球投射在情绪和相关记忆形成中的不同作用，发现了BLA到对侧NAc神经投射在编码负性情绪和引发逃避行为中的关键作用，揭示了跨脑半球神经连接的一个重要功能。
图2. BLA分别通过同侧或对侧投射连接不同NAc神经元；正性奖赏性刺激激活BLA-NAc同侧投射和NAc的D1型神经元，促进NAc多巴胺释放，产生愉悦情绪和亲近行为；而负性厌恶性刺激通过激活BLA-NAc对侧投射和D2型神经元，降低NAc多巴胺水平，引发厌恶情绪和逃避行为
刘星教授长期致力于情绪相关记忆机制的研究，近年来发现伏隔核的D1神经元新亚群，揭示其拮抗经典D1神经元亚群奖赏效应、促进负性情绪形成的作用；揭示“痕迹神经元神经环路”介导记忆的存储，可卡因记忆痕迹神经元在戒断后兴奋性持续增强介导药物渴求的“孵育”现象；获得东方英才计划领军项目支持。
复旦大学脑科学研究院博士研究生田振、宋嘉琛为论文共同第一作者，赵旭滢、周一鸣和陈曦等为共同作者。基础医学院刘星教授为论文最后通讯作者、脑科学研究院马兰院士为共同通讯作者。
注：文中插图源于 Science
原文链接：
https://doi.org/10.1126/science.adp7520
来 源 复旦大学基础医学院
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