药物环境记忆,牵动前额叶与丘脑的连接
雄鼠再次进入甲基苯丙胺配对环境时,丘脑PVT兴奋性细胞被调动。抑制前额叶输入可减弱已有偏好,另一实验的睡眠状态指标未显著改变。
熟悉的环境,可以让过去的药物经历重新影响选择。记住这个地方,与再次见到它时表现出偏好,是同一段经验的不同阶段。2025年发表于 Theranostics 的研究,在雄鼠甲基苯丙胺条件性位置偏好中,追踪了丘脑室旁核(PVT)及来自内侧前额叶(mPFC)的兴奋性输入。PVT同时参与觉醒,这让问题多了一层:削弱环境偏好时,是否也会让动物更容易睡去?团队从记忆阶段、细胞连接和睡眠记录三个角度展开观察。
抑制PVT兴奋性细胞在测试阶段削弱已有偏好,训练阶段干预未见显著效果。mPFC至PVT末梢抑制也降低偏好;另一实验抑制投向PVT的mPFC细胞,三小时内各睡眠状态时长未显著改变。
阅读目录 · 8个部分
变化出现在重新进入环境之后
反复将一种环境与药物配对后,小鼠在无药物的测试中更偏向该侧,总行走距离与对照相近。团队比较了训练后、未测试以及完成测试的不同动物群,发现PVT中CaMKII标记细胞的c-Fos活动标记,主要在完成偏好测试的药物组升高。
训练结束后并没有同样显著的组间升高。环境再次出现、动物作出选择时,PVT的响应才更加突出。这种阶段差异,让研究从“药物使哪些细胞变化”,转向“记忆在哪个时刻需要这些细胞”。
来源:Li X et al. · Theranostics · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
偏好已经形成,测试时仍可被削弱
在训练阶段降低PVT兴奋性细胞活动,小鼠后来仍形成位置偏好,与未抑制组的偏好变化量未见显著差异。但在偏好已经出现后,测试前再抑制这些细胞,药物组的偏好明显下降,对照组则未见同样改变。
受测小鼠的总行走距离并未显著下降,偏好改变与整体移动减少并不同步。结果把PVT的作用指向已有环境记忆被唤起、表现为选择的环节;这次测试中的偏好下降,并不等于记忆被永久擦除。
来源:Li X et al. · Theranostics · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
PVT细胞更易放电,兴奋性输入也有变化
测试后的脑片记录显示,药物组PVT细胞在电流刺激下发放更多动作电位,自发放电也增加。自发兴奋性电流的频率和幅度升高;微小兴奋性电流则是频率升高、幅度未显著改变。细胞兴奋性与输入读出呈现了不同层面的变化。
受体筛查进一步发现,阻断含GluN2A的NMDA受体或AMPA受体,可降低药物组细胞的电流诱发放电;阻断D1或GluN2B相关作用,未见同样显著效果。团队因此沿着谷氨酸输入,寻找推动PVT响应的来源。
来源:Li X et al. · Theranostics · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
前额叶与PVT之间有直接兴奋性连接
前向与逆向追踪相互呼应:mPFC来源末梢到达PVT,投向PVT的前额叶细胞主要位于第五、六层。刺激这些末梢可在PVT细胞中引出兴奋性电流,结合突触阻断与恢复实验,支持两者存在直接的单突触兴奋性连接。
GluN2A相关阻断可部分降低这类电流。反过来,抑制mPFC末梢时,多数受测PVT细胞放电减少,结束抑制后回升。前额叶输入由此与PVT细胞的即时活动联系起来,也为随后只干预这一输入提供了依据。
来源:Li X et al. · Theranostics · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
降低这一输入,环境的吸引力减弱
在同一批小鼠中,第一次测试先确认药物配对环境的偏好;第二次测试时,团队抑制PVT内的mPFC兴奋性末梢。实验组的偏好随之下降,而病毒对照没有同样显著的变化,两组总行走距离仍相近。
这次干预落在连接的输入端,而非广泛压低整个PVT。它表明,前额叶传来的兴奋性信息,是已有环境偏好能够在测试中表现出来的一个参与环节。
来源:Li X et al. · Theranostics · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
选择特定输入,与广泛抑制PVT不同
广泛抑制PVT兴奋性细胞的另一实验中,清醒时间减少,非快速眼动睡眠时间增加。团队随后选出投向PVT的mPFC细胞,在独立实验中降低其活动,并记录脑电与肌电:三小时观察内,清醒、非快速眼动及快速眼动睡眠的时长和出现次数均未显著改变。
PVT并不是一个只负责奖赏的开关。它接收多处输入,参与多种状态;针对特定来源细胞,与抑制更广的PVT细胞群,可以呈现不同的睡眠状态结果。这项观察限定在本次短时记录,并非对所有觉醒功能的保证。
来源:Li X et al. · Theranostics · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
GluN2A与AMPA,在行为中出现不同结果
进一步抑制PVT内mPFC末梢后,团队加入不同受体相关药理增强。在GluN2A相关增强条件下,小鼠再次表现出相对训练前的显著环境偏好;AMPA相关增强条件下,没有出现同样的显著偏好。
两类受体都参与脑片中的细胞响应,但在这个行为实验中,结果并不相同。研究由此把GluN2A相关作用与回路干预联系起来;这些药理干预覆盖PVT局部,并不只作用于某一个已标定的突触。
来源:Li X et al. · Theranostics · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
记忆被唤起,也需要合适的网络输入
这项年轻雄鼠研究,将形成环境关联与后来表现偏好的时刻分开,显示mPFC—PVT兴奋性连接参与后一个环节。更细地看一个脑区收到的信息,可以同时解释环境为何再次影响选择,以及不同干预为何具有不同的睡眠状态结果。