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首发!当厌恶感袭来时,它能够帮你抵御!——腹侧苍白球的神奇功能

腹侧苍白球(VP)位于前脑基底核,主要功能是作为将动机转化为动作。它与伏隔核(NAc)、腹侧被盖区(VTA)相互连接,长久以来,VP被认为是中脑边缘多巴胺能通路的输出核团,这个核团在大脑的奖赏环路中发挥了核心作用。在啮齿动物身上的行为学检测揭示了VP参与了奖赏处理、享乐。除了在食欲行为中广泛发挥作用外,VP还可能参与调节对厌恶刺激的反应。最近的证据表明,VP神经元的不同亚群可能有助于处理厌恶信息,增强VP谷氨酸活性促进厌恶性回避行为,而抑制VP GABA能神经元活性会导致厌恶加剧。此外,在啮齿动物中,PV神经元种群与不同的抑郁样表型相关。

编码并区分食欲和厌恶刺激对于适应性行为和情绪调节至关重要,而这些过程中的功能障碍与广泛的情绪障碍有关。腹侧苍白球的GABA能和胆碱能神经元与杏仁核复合体相互连接并为前额叶皮层提供远程投射。GABA能神经元向杏仁核复合体提供了大约25%的VP投射,而胆碱能神经元几乎占这些杏仁核传入神经元的75%。类似于GABA能中隔-海马通路,大约80-90%的投射到杏仁核VPGABA神经元选择性地突触到杏仁核的GABA能中间神经元上。这表明GABA能中隔-海马投射抑制机制,可能同时存在VP GABA-Amygdala能神经元上。VP神经元群可能通过改变其杏仁核或前额叶皮层的局部环路来分别进行正向或负向调控。考虑VP神经元种群与不同边缘区域之间的解剖学联系,以及VP参与厌恶加工,这种结构成为处理负面影响的神经元环路中的关键点。然而,GABA能和胆碱能腹侧苍白球神经元在对厌恶刺激的行为反应中的作用尚未被确定。

在此背景下,2023年04月07日Bogaziçi大学心理学系Gunes Unal团队在Progress in Neuropsychopharmacology & Biological Psychiatry发文揭示了腹侧苍白球(VP)的GABA能和胆碱能神经元在绝望行为、条件恐惧和主动应对中的不同作用

首先,课题组分别在Wistar大鼠的VP脑区脑立体定位注射了GAT1-Saporin(可以选择性的毁损GABA能神经元)、192-IgG-Saporin(可以选择性的毁损胆碱能神经元)、PBS(磷酸盐缓冲液),2周后开始进行强迫游泳、旷场、高架十字迷宫、水迷宫、条件性恐惧行为学检测,再过2周后,取脑片切片,染GABA、PV、乙酰胆碱、DAPI。

图1.实验流程图

取脑片切片,染GABAPVChATDAPI免疫荧光验证显示,在GAT1-Saporin注射后,确实GABA能神经元、PV阳性神经元部分毁损了。192-IgG-Saporin注射后,胆碱能神经元部分毁损了。这组实验表明:造模成功。

图2.GAT1-Saporin和192-IgG-Saporin病变的组织学和免疫组化验证

强迫游泳检测结果显示:毁损VP的GABA能神经元及ChAT能神经元后,不动时间明显减少,主动攀爬时间明显增加,游泳和摇头时间无明显变化。这组实验表明:毁损VP的GABA能神经元及ChAT能神经元后,大鼠一般运动能力不受影响,绝望行为减少

图3.强迫游泳5分钟测试的绝望行为分析

旷场、高架十字迷宫检测结果显示:毁损VP的GABA能神经元及ChAT能神经元后,总的运动距离及中央区的停留时间无明显变化,高架十字迷宫开臂的停留时间比例无明显变化。毁损VP的ChAT能神经元后,后腿的直立次数明显减少。这组实验表明:毁损VP的ChAT能神经元后大鼠可能有焦虑倾向

图4.旷场与高架十字迷宫的运动能力和焦虑样行为分析

水迷宫检测结果显示:毁损VP的GABA能神经元及ChAT能神经元后,目标象限的探索时间无明显变化,毁损VP的ChAT能神经元后,与对照组相比,找到平台的潜伏期明显增长,中央区的探索时间明显减少。这组实验表明:毁损VP的ChAT能神经元后,大鼠的空间学习能力变差

图5.水迷宫空间学习能力分析

条件性恐惧结果显示:毁损VP的ChAT能神经元后,条件恐惧反射过程中表现出较少的僵直,较多的主动应对;而毁损VP GABA能和胆碱能神经元后,以环境依赖的方式不同地促进条件性恐惧记忆的消除

图6.听觉相关条件性恐惧分析

综上所述:本研究通过对成年Wistar大鼠进行了选择性免疫毒素损伤,并测试了动物的绝望行为、运动能力、焦虑样行为、空间学习和条件性恐惧记忆。为VP参与厌恶刺激的行为反应提供了直接证据。我们发现VP的GABA能和胆碱能神经元群有助于抑郁样表型、条件性恐惧和独特的记忆过程。对这些神经元群的选择性损伤产生了抗抑郁的效果,增加了积极的应对,同时不同程度地降低了恐惧记忆的持久性。VP胆碱能神经元损伤在水迷宫和条件性恐惧的所有阶段都损害了记忆。而GABA能神经元损伤在新环境中恐惧记忆消退期间选择性地损害了记忆表现。这些发现表明:VP的GABA能和胆碱能神经元群可能构成独立但互补的治疗靶点,用于治疗情绪障碍。


文章来源

https://doi.org/10.1016/j.pnpbp.2023.110760 

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