从前额叶到终纹床核,快速改变应激后行为
雄鼠慢性应激后,前额叶至前腹侧终纹床核的活动减弱。增强这条投射可改善不动和蔗糖偏好指标,局部AMPA受体参与其作用;抑制投射也会削弱氯胺酮的部分效应。
经历持续压力后,小鼠面对困境时更少挣扎,对甜水的偏好也降低。怎样的脑内变化与这些表现相伴?2023年9月12日发表于 iScience 的研究,从前额叶前边缘区(PrL)追向前腹侧终纹床核(avBNST),把应激后的活动下降、投射干预引起的行为变化,以及氯胺酮的快速作用连接起来。关键并不只是让整个前额叶更活跃,而是识别其中一条有影响的输出。
增强PrL谷氨酸能细胞在avBNST的投射,可改善慢性应激雄鼠的多项抑郁样行为指标。局部AMPA受体阻断削弱这种改善;投射抑制削弱但没有完全消除氯胺酮的快速行为效应。
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同样经历压力,雌雄鼠的结果不同
慢性束缚与单独饲养相结合后,雄鼠在悬尾和强迫游泳测试中不动时间增加,蔗糖偏好下降,旷场总运动距离没有显著变化。两种雄鼠品系都呈现这一组合,因此研究者在此基础上追踪相关脑网络。
相同范式下,另行观察的雌鼠在这些行为指标上未见显著差异。后续回路结果因此主要描述雄鼠在这一应激条件下的变化。蔗糖偏好反映对甜水的选择,不动时间则记录面对特定处境的行为,两类指标共同勾勒应激后的表现。
来源:Chen JY et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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与挣扎相伴的兴奋性群体信号减弱
在多个情绪相关脑区中,PrL与avBNST的c-Fos活动标记都减少。进一步区分PrL细胞类型,下降主要见于带有兴奋性神经元标记的细胞;与GABA能标记共标的c-Fos细胞数则未显著改变。
钙信号记录把这种静态线索放进行为过程:小鼠开始挣扎时,PrL谷氨酸能细胞群的信号升高,但经历应激后,同类事件对应的响应面积变小。增强这些PrL细胞的活动能改善应激后的行为,而抑制正常动物中的细胞会使相关指标向相反方向变化。
来源:Chen JY et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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avBNST接收群中,多数带有GABA标记
PrL的输出并不只有一个目的地。示踪在伏隔核、杏仁核、外侧缰核等多处发现纤维,avBNST也是其中之一。这个终纹床核亚区参与应激调节,成为研究者进一步考察的下游节点。
跨突触示踪标记的avBNST接收细胞中,约87%与GAD1共标,提示接收群以GABA能细胞为主。向avBNST投射的PrL细胞较多位于皮层第五层。皮层兴奋性输出由此与一个以抑制性细胞为主的下游群体联系起来,信号的最终行为作用仍要看干预结果。
来源:Chen JY et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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增强输入,行为指标迅速改善
在应激雄鼠中,增强PrL位于avBNST的投射末梢活动,悬尾和游泳不动时间减少,蔗糖偏好提高。相反,在未经历应激的雄鼠中抑制这组末梢,会增加不动时间并降低蔗糖偏好。光遗传与化学遗传两种干预呈现一致方向。
这些行为变化没有伴随旷场总运动距离的显著改变。avBNST的c-Fos标记也随输入增强而增加、随输入减弱而减少,说明下游局部活动会受到这条皮层投射的影响。
来源:Chen JY et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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局部AMPA受体参与行为改善
兴奋性输入到了avBNST,哪类受体参与它的行为作用?较弱的局部受体阻断条件下,AMPA与NMDA受体阻断组都未显著改变激活投射带来的行为表现。提高阻断强度后,AMPA受体阻断削弱了改善,而NMDA受体阻断未见相同影响。
这一结果把局部AMPA受体与回路激活的作用联系起来。受体药物作用于avBNST中的局部网络,因而这里揭示的是受体类型的行为学贡献,与逐个鉴定特定突触的传递性质仍有所不同。
来源:Chen JY et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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抑制投射,药物的快速作用减弱但仍有保留
氯胺酮处理后一天,向avBNST投射的PrL细胞群在挣扎时的钙响应回升,接近应激前水平。这个投射定义群体的记录,把药物作用与此前下降的皮层活动联系起来。
在另一次快速行为测试中,抑制这条投射会削弱氯胺酮减少不动、提高蔗糖偏好的作用,但改善没有完全消失。药物效应因此有一部分依赖这条联系,同时也有其他成分继续发挥作用。
来源:Chen JY et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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两处群体活动,与应激后的行为相联系
研究者还单独观察avBNST的GABA能细胞群。它们与挣扎相关的钙响应同样在应激后减弱,并在氯胺酮处理一天后回升。上下游两个群体由此呈现相似的状态变化,为这条联系参与行为调节增加了动态证据。
这项研究说明,前额叶的作用可以沿特定输出进一步拆解:同一组兴奋性细胞向何处传递信号,会影响行为结果。现有证据主要来自成年雄鼠;avBNST中哪些接收细胞承担关键作用,还需要更细致的细胞范围分析。
来源:Chen JY et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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