什么值得留意?纹状体调节杏仁核信号的两条路径
伏隔核D1与D2细胞借助基底前脑,分别增强或压低杏仁核乙酰胆碱释放,连接事件的重要程度、身体需要与奖励关联学习。
一声提示音,有时意味着水马上就来,有时却提醒动物赶紧采取行动。同一个环境里的许多信息,大脑并不会给予同样的关注:什么值得留意,会随着经验和身体需要而变化。2026年6月26日发表于 Nature Neuroscience 的研究,在小鼠伏隔核、基底前脑与杏仁核之间描绘了一组调节关系。伏隔核中表达D1或D2受体的两类中型棘状神经元,虽然都属于抑制性细胞,却能让杏仁核的乙酰胆碱释放走向相反方向。这里的关键,不只是某条连接被打开,而是抑制信号接到了哪一种细胞上。
伏隔核D1和D2细胞通过无名质中的不同抑制关系,分别促进或抑制基底外侧杏仁核乙酰胆碱释放。两路输入的活动及干预效果,与奖励关联学习呈现不同联系。
阅读目录 · 6个部分
一个信号有多重要,也要看当时的情境
基底外侧杏仁核的乙酰胆碱信号,会随着任务与学习而变化。在需要区分行动与不行动的任务里,成功取得水奖励的线索响应随训练增强;主动避免惩罚的任务中,提示线索的响应也增强。同样涉及惩罚,两种任务下的线索响应却不同,行为要求因此进入了这份化学信号的图景。
身体需要同样会改写事件的分量。小鼠喝水解渴后,预示水奖励的线索及实际水奖励引起的响应变小;惩罚线索响应没有显著变化,实际惩罚阶段的响应反而增强。乙酰胆碱由此呈现出随情境和状态变化的特点,它报告的并不是一套固定的“好事强、坏事弱”规则。
来源:Aixiao Chen et al. · Nature Neuroscience ·
查看原图与英文图注 ↗
两类抑制性细胞,为什么能把信号推向两边?
研究把调节来源追向伏隔核,分别激活D1与D2细胞通向基底前脑无名质的轴突。D1通路让杏仁核乙酰胆碱升高,D2通路则让它降低。两条路径并不是简单地把相同作用加到不同程度,而是在同一个下游化学信号上呈现出方向相反的结果。
这种影响具有区域偏向。与杏仁核相比,前额叶、听觉皮层和海马CA1的响应较弱,D1诱发响应的时间特征也存在差异。研究因此把重点落在纹状体怎样选择性影响杏仁核,而不是将其描述为同时调高或压低整个大脑的乙酰胆碱。不同区域的记录,也帮助把局部调节与全脑统一变化区分开来。
来源:Aixiao Chen et al. · Nature Neuroscience ·
查看原图与英文图注 ↗
抑制一下刹车,也能让输出增强
无名质中的胆碱能细胞,是通向杏仁核乙酰胆碱释放的一环。D1与D2轴突在这些细胞周围的分布,以及与局部不同细胞的连接偏向并不相同。D2输入较直接地抑制胆碱能细胞,因而压低释放;D1输入则通过解除局部抑制,让胆碱能活动增强。
记录显示,激活两路伏隔核输入,分别使无名质胆碱能细胞的活动升高或降低;直接压低局部GABA能细胞的活动,也能增强杏仁核乙酰胆碱。这些观察把“两个抑制环节连在一起”的逻辑具体化了:第一道抑制如果落在刹车上,最后的效果可以是释放增加。连接偏向决定净效应,而不意味着每一类细胞只存在一种连接。
来源:Aixiao Chen et al. · Nature Neuroscience ·
查看原图与英文图注 ↗
面对奖励和伤害,两路输入都能参与调节
人工激活说明通路有调节能力,那么自然事件引起的乙酰胆碱释放是否也依赖它们?在水奖励和电刺激期间,抑制D1通路会减弱杏仁核的乙酰胆碱响应;抑制D2通路则会增强响应。方向相反的结果,在正负两类事件中都出现。
与之配套的对照中,单纯光照没有引起同样的变化,水奖励期间的舔舐指标也没有显著改变。信号调节于是可以与这些行为对照分开考察。两条输入并非分别只负责奖励或惩罚,而是共同调节事件引起的化学响应,让杏仁核获得能够随通路状态改变的输入强度。
来源:Aixiao Chen et al. · Nature Neuroscience ·
查看原图与英文图注 ↗
学习推进时,两路与杏仁核的联系也在变化
自然记录中,D1轴突对水、电刺激和白噪声的响应以活动增强为主,D2轴突中则同时存在增强和减弱的记录。两类通路的响应分布不同,说明它们并不是每次事件中完全镜像的两条线。把这些活动与杏仁核乙酰胆碱放在一起,也能看到有条件的联系。
跨刺激记录中,D1活动与乙酰胆碱存在较弱的正相关,D2的整体相关未达到显著。学习前后的线索阶段则出现另一层变化:D1通路与乙酰胆碱的相关性增强,D2通路的相关性降低。这些关系描述了经验推进中的共同变化,并不把每次释放都简化为由某一条输入单独决定。
来源:Aixiao Chen et al. · Nature Neuroscience ·
查看原图与英文图注 ↗
调节化学信号,也能改变学习表现
最后,研究把通路调节放回奖励关联学习。小鼠需要根据提示,选择正确入口并取得水奖励。在与任务事件相联的闭环激活中,D1通路组获得更多奖励、准确率提高;D2通路组则奖励减少、准确率降低。两路相反的化学效应,因此与不同的学习表现连接起来。
杏仁核局部加入毒蕈碱型受体拮抗剂后,D1激活条件下的表现低于盐水对照。进一步的抑制实验中,D1通路抑制损害表现,D2通路抑制却没有显著改变奖励数和准确率。这种不对称提醒我们,两条路线并不是任何干预下都能交换效果的万能旋钮。研究为纹状体参与事件意义与学习提供了新的通路视角,也把乙酰胆碱的局部调节放进了更完整的回路关系。
来源:Aixiao Chen et al. · Nature Neuroscience ·
查看原图与英文图注 ↗