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什么值得留意?纹状体调节杏仁核信号的两条路径

Nature Neuroscience · 2026-06-26

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Nature Neuroscience · 研究前沿

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。

原论文图3c局部:胆碱能细胞与D1、D2轴突末梢的三维重建

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。

关键发现

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。

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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。

原论文图 1任务情境与口渴状态改变乙酰胆碱响应
任务情境与口渴状态改变乙酰胆碱响应
图1比较学习阶段、行为任务与口渴状态。解渴减弱奖励线索及奖励响应,惩罚线索未显著改变、惩罚事件响应增强,显示调节依赖具体条件。
来源:Aixiao Chen et al. · Nature Neuroscience ·
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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。

原论文图 2D1与D2通路对杏仁核释放的影响相反
D1与D2通路对杏仁核释放的影响相反
图2比较四个脑区的乙酰胆碱动态。NAc→SI通路激活在杏仁核产生较强的D1促进与D2抑制效应,其他记录区域的影响较弱且时间特征不同。
来源:Aixiao Chen et al. · Nature Neuroscience ·
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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。

原论文图 3不同连接关系形成不同的净效应
不同连接关系形成不同的净效应
图3展示末梢分布、输入追踪与功能记录。两路输入改变胆碱能活动的方向相反,抑制SI局部GABA能细胞可增加杏仁核乙酰胆碱。
来源:Aixiao Chen et al. · Nature Neuroscience ·
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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。

原论文图 4抑制D1减弱响应,抑制D2增强响应
抑制D1减弱响应,抑制D2增强响应
图4在水奖励和电刺激期间分别抑制NAc→SI输入。两路抑制对杏仁核乙酰胆碱平均响应与峰值产生相反作用。
来源:Aixiao Chen et al. · Nature Neuroscience ·
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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。

原论文图 5不同通路的响应分布与学习相关联系
不同通路的响应分布与学习相关联系
图5记录两路轴突及杏仁核乙酰胆碱。跨刺激D1相关较弱、D2整体相关不显著;线索学习阶段的相关性分别增强与降低。
来源:Aixiao Chen et al. · Nature Neuroscience ·
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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。

原论文图 6闭环通路激活改变奖励关联学习
闭环通路激活改变奖励关联学习
图6显示D1激活提高奖励数与准确率,D2激活降低两者。杏仁核局部受体拮抗剂条件下,D1激活组表现低于盐水条件。
来源:Aixiao Chen et al. · Nature Neuroscience ·
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论文信息

Aixiao Chen, Yunjing Li, Hangfei Zhu, Xiao Cui, Hanmei Gu, Yanni Pan, Yanhong Weng, Qinyong Ye, Wuqiang Guan, Qingtao Sun, Bo Li, Lei Xiao, Fuqiang Xu, Hanfei Deng, Xiong Xiao
Striatal control of amygdalar acetylcholine release during salience-associated processing
Nature Neuroscience · 2026-06-26
DOI: 10.1038/s41593-026-02353-6