缰核交界区的SST细胞,参与奖赏相关行为
研究在雄鼠中找到一组兴奋性 SST 细胞:它们接收终纹床核抑制性输入,并向脚间核 PENK 细胞发送兴奋性信号,相关活动可改变多项行为行为指标。
同样面对糖水,一些小鼠更偏好它,也更多停留在与糖水相关的地点。这些奖赏相关差别能追踪到哪些细胞?发表于 Nature Communications 的研究从成年雄鼠行为出发,找到内外侧缰核之间的交界区域。这里表达生长抑素的 SST 细胞,与上游抑制性输入及下游兴奋性输出相连,参与了压力后多个行为指标的变化。
增强缰核交界区 SST 活动,改善慢性压力组的多项奖赏与探索行为指标;减少上游 CCK 抑制性作用可增强 SST 响应,下游 PENK 活动也与相关行为相连。
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糖水偏好与地点偏好相伴
研究先观察未受慢性压力的成年雄鼠,依据糖水偏好分组。偏好较高组,也更多停留在与糖水关联的地点,在明暗环境任务中于明亮区域停留更久。多个行为指标之间存在联系,让团队从不同侧面观察奖赏与探索表现。
这些组来自原有行为差别。高低组在位置任务的中央区域停留相近,而对奖赏关联区域的选择不同。团队随后寻找与这些行为相伴的活动细胞,把观察从动物的选择推进到神经群体。
来源:Luo L et al. · Nature Communications · CC BY-NC-ND
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SST 细胞提供兴奋性输出
内侧与外侧缰核之间,作者称为 HBX 的区域出现较多行为相关活动细胞,其中许多表达 SST。进一步细胞身份观察显示,这群细胞带有谷氨酸相关标记。SST 在这里标记了一群具有兴奋性输出的细胞。
缰核内部包含不同区域与细胞类型。将行为变化落实到这一小群细胞,有助于理解为什么一个脑区的整体活动,很难概括其中每种细胞的作用。后续研究围绕这群 SST 细胞展开,直接观察其活动变化与行为之间的关系。
来源:Luo L et al. · Nature Communications · CC BY-NC-ND
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多项行为可以快速随之改变
减少这群细胞活动,未受慢性压力的小鼠逃脱相关活动、糖水偏好及同类互动行为指标下降。总体运动与总舔舐次数没有出现同样减少,变化更集中在所测选择与应对行为。相关指标会随活动干预的时段变化。
在慢性温和压力模型中,增强 SST 活动则增加明亮区域和开放臂探索、社会互动及奖赏相关行为指标,部分改变在紧接刺激后的观察中仍可见。总路程相近。这组结果呈现了特定细胞对多项短时行为的影响。
来源:Luo L et al. · Nature Communications · CC BY-NC-ND
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抑制性输入接到兴奋性输出
向上游追踪,SST 细胞接收终纹床核 CCK 细胞的 GABA 抑制性输入;向下游追踪,它们则向脚间核 PENK 细胞提供兴奋性输入。突触电活动支持这两段联系具有直接作用,形成一个带有不同信号方向的网络结构。
CCK、SST 与 PENK 在研究中用于识别细胞群。一个环节减少另一个环节的活动,另一个环节又向下游提供兴奋性信号,网络效果因此与在哪一处改变活动有关。研究继续比较这些节点的行为作用。
来源:Luo L et al. · Nature Communications · CC BY-NC-ND
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SST 响应增强,行为随之变化
减少上游 CCK 活动,慢性压力组的糖水与地点偏好、逃脱相关活动等行为指标改善,SST 活动标记增加。针对 CCK 在交界区的末梢减少作用,也得到相关改善。反过来增强 CCK,奖赏偏好与探索相关行为指标降低。
这一方向与抑制性输入相呼应:上游活动减少,下游 SST 可以更活跃。运动表现相近,使行为改变没有简单归结为跑动更多或更少。输入位置与细胞身份,让变化具有了明确的神经环节。
来源:Luo L et al. · Nature Communications · CC BY-NC-ND
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细胞放电与舔舐事件相伴
记录显示,许多 SST 细胞在舔舐糖水附近出现短时放电增强。慢性压力组的 SST 基础放电及相关响应较低,减少上游 CCK 作用后,响应增强。原有细胞活动与行为事件之间的联系,也能随输入状态改变。
下游 PENK 细胞同样显示舔舐相关响应。进一步增强 PENK 活动,可改善慢性压力组的糖水偏好与逃脱相关活动;减少它们的活动,则降低这些行为指标。运动没有显著改变,整个网络中的多个节点与奖赏相关行为相连。
来源:Luo L et al. · Nature Communications · CC BY-NC-ND
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细胞类型与连接方向共同塑造行为
研究从原有奖赏偏好差别出发,找到交界区 SST 细胞,再把上游抑制与下游兴奋联系起来。改变三个节点中的不同环节,会得到不同方向的行为变化。这让缰核相关功能有了更细的细胞与回路解释。
结果来自雄鼠的选择、探索与被动应对相关任务。最清楚的新认识,是行为与细胞活动的联系可以细化到不同输入和输出:同处一个脑网络,抑制一种细胞与增强另一种细胞,可能共同推动相近的行为改变。