少数细胞变活跃,为何整片情绪网络转向?
外侧隔区一小群A2A受体阳性细胞,把慢性应激、局部抑制和两条下游输出联系起来;局部阻断受体改善小鼠受测行为。
压力反复出现时,大脑的变化并不总是整片区域一起变强或变弱。一个人数很少的细胞群,也可能改写周围细胞与远处脑区的活动。2023年4月5日发表于 Nature Communications 的研究,把视线投向外侧隔区(LS)的腺苷A2A受体阳性神经元。这个位于脑中线附近的区域连接情绪、动机与社会行为相关网络,内部以抑制性细胞为主。研究发现,慢性应激使隔区A2A受体增多;增强这些受体及其细胞活动,能够推动小鼠部分抑郁样行为。令人意外的是,少数细胞更活跃时,LS整体的活动标记反而减少。
受体、细胞群与投射三个层次的实验,将LS的A2A信号与应激相关行为联系起来;下游去抑制是作者提出的机制解释。
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先找出口:少数细胞通往哪里
此前的标记研究估计,A2A受体阳性神经元约占LS神经元的百分之一。数量虽少,它们的输出却有明确去向:顺行示踪在下丘脑背内侧核(DMH)和外侧缰核(LHb)发现标记末梢,逆行示踪又从这两个目标找回LS中的受体阳性细胞。
这两个脑区参与应激与情绪调节,为观察局部受体变化如何传到远处提供了路线。同批顺行观察在导水管周围灰质、腹侧被盖区和中缝未发现相应标记;LS不同细胞群的输出,因而不能简单混作一张线路图。
来源:Wang M et al. · Nature communications · CC BY
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少数细胞兴奋,邻居却受到更多抑制
脑片记录显示,激活A2A受体会提高标记细胞的放电频率,洗去激动剂后效应回落。细胞染色与单细胞检测支持其GABA能身份。与此同时,附近未标记细胞收到的自发抑制性突触电流更频繁,电流幅度基本不变。
少数抑制性细胞兴奋起来,周围网络就可能安静下来。在活体局部激活受体后,LS的c-Fos阳性细胞减少,DMH和LHb则增加。这里的c-Fos是活动相关标记;不同区域的相反变化,让局部抑制与远处响应之间的关系变得格外醒目。
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改变细胞活动,行为向两个方向移动
直接激活LS的A2A受体阳性细胞,小鼠悬尾测试中的不动时间增加;抑制同类细胞,不动时间减少。两种操作下,开放场总路程、中央区停留以及高架O迷宫开放区停留均没有显著变化。行为变化集中在受测的不动指标,而非普遍运动能力下降。
这种双向变化也解释了为什么仅看整个LS的平均活动容易失去细节:同一区域里,一群细胞可以抑制另一群细胞。研究的主要行为实验使用雄鼠,补充实验也在雌鼠观察到激活后的类似不动变化。
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两条出口,都能改变不动时间
沿着示踪找到的出口,团队在DMH或LHb局部增强来自LS的标记末梢,两条通路都使悬尾不动时间增加。局部抑制末梢则使不动时间减少,开放场总路程与中央区停留仍基本保持不变。细胞群的行为作用因此延伸到了具体输出。
GABA能输入为何伴随下游活动标记增加?作者提出,输入可能先抑制当地抑制性细胞,再使其他细胞解除抑制。不过,具体接收细胞类型及完整中继尚未确定。这一解释把反直觉结果转化为下一步可检验的机制。
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慢性应激,把受体数量向上推
重复束缚后,小鼠悬尾不动时间增加,LS所在隔区的A2A受体蛋白水平也升高。受测的前额叶、海马和纹状体没有显著升高,开放场总路程及主要焦虑相关比较同样没有显著变化。第二种重复游泳应激模型也显示隔区受体增加。
受体增多也可以主动推动行为变化:在未经历这套慢性应激的小鼠中提高LS的受体表达,不动时间增加,蔗糖偏好下降,总饮水量、运动和受测探索指标保持相近。这使受体变化从伴随现象进一步连接到行为作用。
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减少受体,局部网络出现另一种走向
降低LS内源性A2A受体表达后,小鼠悬尾不动时间减少,蔗糖偏好提高,总饮水量与开放场表现基本不变。增加与减少受体带来相反行为方向,与先前细胞群的双向实验相互呼应。
这些结果把腺苷信号落实到特定区域,但受体调节与整群细胞活动并非同一件事。前者改变细胞对信号的响应,后者直接改变网络输出;两层实验共同说明,这群细胞及其A2A信号能够影响受测行为。
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在应激之后阻断受体,能否改变行为
最后,团队先确认慢性束缚后的行为变化,再在LS局部给予A2A受体拮抗剂。应激组升高的悬尾不动时间下降,开放场总路程与中央区停留没有显著改变。这项末段实验观察的是应激后的不动行为改善,没有同时检验蔗糖偏好的恢复。
从少数细胞的受体到两条远处输出,这项研究展示了慢性应激如何与局部网络失衡相连。结果主要来自成年雄鼠,悬尾与蔗糖测试反映特定行为维度;它们为理解应激相关行为提供了区域和回路线索,局部给药的观察仍属于动物研究。
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