吗啡让小鼠跑得更多:追踪皮层—未定带回路
小鼠研究发现,扣带皮层通向未定带中间段的联系参与高剂量吗啡引起的活动增多,δ 阿片受体是其中的重要环节。
一种药物可以同时改变运动、奖赏体验与感觉反应,这些变化却未必经过同一条神经路线。发表于 Advanced Science 的研究,观察吗啡处理后小鼠活动增多的现象,把注意力放在扣带皮层(Cg)与未定带中间段(ZIm)的联系。降低这段回路活动后,运动增多被削弱,所测奖赏偏好和镇痛指标却没有同样改变。看似一起出现的药物效应,在脑内呈现出可以分开的组织方式。
Cg—ZIm 活动支持高剂量吗啡下的运动增多;ZIm 接收相关群体中的 DOR 减少后,运动反应变弱,受体阻断也不再带来显著的额外下降。
阅读目录 · 6个部分
活动增多,只是药物反应的一部分
阿片药物会影响多种行为。小鼠在吗啡条件下运动距离增加,是研究运动相关效应的一种读出;它与偏好某个环境、对伤害性刺激的反应,分别回答不同问题。寻找活动增多的机制,因而有助于理解药物效应怎样在网络中分配。
研究的行为观察使用成年雄性小鼠。团队首先把目标放在扣带皮层与未定带的联系:前者参与高层行为调节,后者接收多种信息并联系运动相关节点。一个皮层来源的输入,是否能在药物条件下影响动物移动,成为这篇工作的核心问题。
皮层输入,抵达未定带中间段
解剖追踪显示,Cg 兴奋性细胞的末梢主要分布在 ZIm,并与当地抑制性细胞形成较多联系。ZIm 自身以 GABA 能细胞为主,但接收 Cg 输入的群体并非完全单一。来源与接收区域的细胞组成,为后续观察提供了结构背景。
吗啡处理后,两处的活动标记增加;投向 ZIm 的 Cg 群体与接收相关的 ZIm 群体,钙信号也增强。运动距离同步增加,信号与速度在所测区间内相关。结构联系由此对应上了药物条件下的网络响应,但它是否影响运动,还要看改变活动后的结果。
来源:Li CY et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
降低回路活动,运动增多被削弱
降低投向 ZIm 的 Cg 群体活动,可以减少高剂量吗啡引起的运动距离增加,基础运动没有显著改变。较低剂量条件下,同样的回路抑制没有显著效果。这提示回路的参与随药物条件而变化,并不是在所有暴露水平下都承担相同角色。
重复吗啡暴露的观察中,回路抑制同样减少活动增多,体重、条件位置偏好、所测戒断行为和热板反应却没有显著组间变化。这组并行读出让故事变得清楚:与运动有关的作用可以发生改变,而其他几项药物相关反应仍保持相近。
来源:Li CY et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
提高这段活动,也能推动运动
在未使用吗啡的观察中,提高 Cg 在 ZIm 的末梢活动,可以增加速度和运动距离。提高来源群体或当地接收相关群体的活动,也有相似作用。作为另一处皮层输入的比较,提高运动皮层相关末梢活动没有显著改变所测运动距离。
运动增加没有伴随所测位置偏好、焦虑样指标、埋珠行为或转棒能力的显著变化。当地细胞也呈现差异:单独提高 Gad2 群体活动不改变基础运动,而在吗啡条件下,降低 Gad2 或非 Gad2 群体活动都能削弱运动增多。回路作用因此与群体组合及当时状态有关。
来源:Li CY et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
δ 阿片受体,参与较高剂量下的响应
ZIm 接收相关细胞中可见 δ 阿片受体(DOR)标记,部分吗啡相关活动细胞也表达这一受体。当地 DOR 阻断减轻高剂量条件下的运动增多,基础运动比较不显著。较低剂量的受体比较则指向 μ 阿片受体,显示药物效应的受体参与会随条件不同而改变。
进一步减少接收 Cg 输入的 ZIm 群体中的 DOR,吗啡后的运动反应变弱,再阻断 DOR 也不出现显著的额外下降。受体表达变化与药理结果在同一群体背景下相互呼应,把受体环节接到了回路作用中。
来源:Li CY et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
一起出现的效应,脑内可以分工
这项研究将高剂量吗啡的运动效应,连接到一个具体的皮层—未定带网络和受体环节。降低回路活动后,小鼠跑得更少,所测奖赏偏好、戒断行为和热板反应却保持相近。几种药物效应可以同时出现,也可以具有不同的回路依赖,运动增多只是其中的一部分。
ZIm 的细胞组成与剂量差别也说明,网络功能不是一个固定标签。来源输入、当地群体和受体共同决定某种状态下的响应。对这篇小鼠研究而言,新的认识是药物的多种行为效应具有可分的神经组织,而运动本身并不代表所有奖赏相关过程。