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只是旁观,也会改变小鼠的回避行为

Nature communications · 2022-01-31

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Nature communications · 研究前沿

只是旁观,也会改变小鼠的回避行为

反复看到同伴遭遇社会挫败,小鼠后来更少探索开放区域。研究发现,变化与特定情境中的VTA活动及NAc输入相关,却没有同步变成持续社交回避或蔗糖偏好下降。

AI概念图:健康小鼠隔着透明隔板观察远处同伴,背景抽象光弧示意脑内联系,不代表实验照片或精确回路

压力未必来自自己直接遭遇的事件。隔着透明隔板看到同伴受到攻击,小鼠之后也会更少走向开阔处。2022年1月31日发表于 Nature Communications 的研究,以旁观社会挫败的雄鼠模型为起点,追问这种行为变化怎样进入脑内回路。团队把线索从腹侧被盖区(VTA)追向伏隔核(NAc)的输入,发现细胞活动的意义依赖它发生的情境,也依赖被观察和干预的是哪一个群体。熟悉的奖赏相关区域,在这里参与的是负性经历之后的探索选择。

关键发现

旁观应激后,VTA多巴胺相关群体在开放臂探索时钙活动更强,基础放电和社交测试响应却未显著改变。较广VTA群体、NAc末梢与输入相关VTA接收群的干预呈现不同层面的行为证据。

阅读目录 · 7个部分

旁观之后,哪些行为改变了?

研究将旁观者与直接经历社会挫败的小鼠分开比较。反复旁观后,小鼠在开放场中央的停留与区内距离减少,在高架迷宫开放臂停留也减少,但开放臂进入次数及开放场总距离没有显著变化。回避增强,并没有伴随整体走动减少。

旁观组早期社交停留曾减少,后来恢复到与对照相近。它们的尾悬不动时间和蔗糖偏好也没有显著变化,区别于直接受挫组。因此,这个模型中的负性经历并非让所有行为一起转差,而是留下了有所侧重的回避表现。

原论文图 1旁观之后,哪些行为改变了?
旁观之后,哪些行为改变了?
Figure 1:旁观组与直接受挫组的行为比较。旁观后开放区域探索减少,末次社交停留、尾悬不动及蔗糖偏好未显著改变;开放臂进入次数和总移动距离也未显著变化。
来源:Qi G et al. · Nature communications · CC BY
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不是一直更兴奋,而是在特定场景中响应更强

旁观事件发生时,VTA多巴胺相关细胞出现明显钙响应。然而反复旁观后的基础放电,并没有比对照持续升高。这个差别把问题从“细胞是否一直更活跃”,转向“它们在何时更活跃”。

当小鼠进入高架迷宫开放臂,旁观组的群体钙信号更高;进入封闭臂时没有相同差异。社交测试中的停留和钙信号也未显著不同。VTA活动与暴露环境相连,而不是在每一种测试中同样增强。

原论文图 2不是一直更兴奋,而是在特定场景中响应更强
不是一直更兴奋,而是在特定场景中响应更强
Figure 2:VTA活动记录。旁观事件和应激后的开放臂探索伴随钙响应增强,基础放电、封闭臂和社交测试的相关比较未显著改变。
来源:Qi G et al. · Nature communications · CC BY
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增强较广的VTA群体,小鼠更少走向中央

增强VTA多巴胺相关群体活动后,小鼠在开放场中央与迷宫开放臂停留更少,社交区停留却没有显著改变。开放臂进入次数同样未显著变化,提示这一干预影响的仍是特定探索指标。

这次干预还增加了开放场总移动距离。动物是在整体走动更多的同时,减少向暴露区域分配的时间,因此“回避增加”与“活动降低”在这里并不是同一件事。

原论文图 3增强较广的VTA群体,小鼠更少走向中央
增强较广的VTA群体,小鼠更少走向中央
Figure 3:增强VTA多巴胺相关群体后的行为。中央与开放臂停留减少,总距离增加;开放臂进入次数和社交停留未显著改变。
来源:Qi G et al. · Nature communications · CC BY
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在不同时间压低活动,都能影响回避

在反复旁观应激期间抑制这群细胞,之后小鼠的中央区和开放臂探索增加,总移动距离与社交停留没有显著改变。干预与经历同时发生,说明该群体参与了这段经历所带来的行为变化。

另一组在应激结束、行为测试前短时抑制,同样增加中央区和开放臂停留,社交停留仍无显著变化;这次开放臂进入次数也未显著改变。形成过程与表现阶段的证据因此相互补充。

原论文图 4在不同时间压低活动,都能影响回避
在不同时间压低活动,都能影响回避
Figure 4:旁观应激期间抑制VTA相关群体,增加后续探索且不显著改变总距离或社交停留。应激结束后的短时抑制为独立的Figure 5实验。
来源:Qi G et al. · Nature communications · CC BY
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伏隔核的输入,提供了下一条线索

追踪VTA多巴胺相关群体的上游,旁观组来自NAc的逆行标记细胞相对比例较低。NAc内带有GABA标记的细胞也能投向VTA。这些结果提供了解剖线索,实际突触功能怎样随应激改变,仍需进一步检验。

NAc输入相关的VTA接收细胞,在旁观组探索开放臂时钙活动更高,在封闭臂时没有相同差异。于是,上游来源与场景相关响应接上了线,但这一记录群体与前面较广的VTA群体各有自己的定义。

原论文图 6伏隔核的输入,提供了下一条线索
伏隔核的输入,提供了下一条线索
Figure 6:VTA上游追踪、NAc相关投射标记,以及NAc输入相关VTA接收细胞的钙记录。输入标记比例属于解剖证据,接收细胞记录与较广VTA群体记录分开。
来源:Qi G et al. · Nature communications · CC BY
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末梢这一端,也能改变探索的方向

抑制NAc的GABA相关细胞在VTA的末梢,小鼠中央区及开放臂停留减少,总距离和开放臂进入次数未显著变化。反过来,在旁观应激期间增强这些末梢,后续中央区与开放臂探索增加,总距离仍基本不变。

这把NAc至VTA的输入与行为联系起来。不过,末梢刺激也可能沿轴突影响来源细胞及其其他分支;团队因此又从VTA接收端展开了另一层检验。

原论文图 7末梢这一端,也能改变探索的方向
末梢这一端,也能改变探索的方向
Figure 7:抑制NAc在VTA的末梢增加回避;旁观应激期间增强末梢增加后续探索。总距离未显著改变;末梢抑制时开放臂进入次数亦未显著变化。
来源:Qi G et al. · Nature communications · CC BY
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接收端的结果,提醒人们分辨细胞群

在NAc输入相关的VTA接收细胞中,抑制活动减少中央与开放臂停留;在旁观期间增强活动,则增加后续探索。总距离与开放臂进入次数均未显著改变。这一方向不同于较广VTA多巴胺相关群体的激活结果,凸显了细胞群不能只按脑区名称归为一类。

这些成年雄鼠结果,把旁观经历、开放环境中的回避和NAc—VTA联系放到同一条线索中。接收群体如何细分、哪些局部连接产生这种方向差异,仍有待解析;研究并未把所有VTA活动归结为同一种情绪信号。

原论文图 8接收端的结果,提醒人们分辨细胞群
接收端的结果,提醒人们分辨细胞群
Figure 8:NAc输入相关VTA接收细胞的抑制与激活结果。干预位置在VTA接收群体,与Figure 7的NAc末梢干预不同;总距离与开放臂进入次数未显著改变。
来源:Qi G et al. · Nature communications · CC BY
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论文信息

Qi G, Zhang P, Li T, Li M, Zhang Q, He F, Zhang L, Cai H, Lv X, Qiao H, Chen X, Ming J, Tian B.
NAc-VTA circuit underlies emotional stress-induced anxiety-like behavior in the three-chamber vicarious social defeat stress mouse model
Nature communications · 2022-01-31
DOI: 10.1038/s41467-022-28190-2