左右交替闪光，为何能冲淡酒精留下的环境偏好？上丘到中脑的抑制线索
小鼠研究发现4 Hz双侧交替视觉刺激可激活上丘向腹侧被盖区的抑制性输入，压低多巴胺神经元对伴酒环境的预期响应。
酒精使用障碍（AUD）的核心治疗难点在于线索与环境诱发的顽固性奖赏记忆与渴求复发。在临床心理治疗中，眼动脱敏与再加工（EMDR）所使用的交替双侧感官刺激（alternating bilateral sensory stimulation, ABS）已被广泛用于创伤后应激障碍的干预，并在部分临床探索中展现出降低物质成瘾渴求的潜力，但其发挥作用的特定频率参数及深部脑环路机制一直悬而未决。 2024年6月24日，华中科技大学同济医学院基础医学院田波教授、张培副研究员团队（共同第一作者为雷杰、张培）在《Cell Reports》发表题为“Alternating bilateral sensory stimulation alleviates alcohol-induced conditioned place preference via a superior colliculus-VTA circuit”的研究论文。研究团队在成年雄性小鼠酒精条件性位置偏爱（CPP）模型中系统筛选刺激参数，结合全脑c-Fos图谱绘制、在体光纤光度钙信号记录、单突触与跨突触病毒示踪、在体多通道电生理及化学遗传学操控，发现30分钟4-Hz交替双侧光刺激（而非1-Hz、8-Hz或4-Hz同步闪烁光）可特异性激活上丘（SC）向腹侧被盖区（VTA）发出的抑制性主导投射，通过压制VTA多巴胺神经元在进入伴酒箱前的预期性钙活动峰值，有效消除酒精奖赏位置偏爱。
本研究揭示了30分钟4-Hz交替双侧视觉刺激（ABS）通过特异性招募上丘（SC）投射至腹侧被盖区（VTA）多巴胺神经元的GABA能主导通路，压制VTADA神经元对成瘾环境的预期性钙活动，从而消退小鼠酒精条件性位置偏爱，为非侵入性感官神经调控干预物质成瘾提供了坚实的环路依据。
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30分钟4-Hz交替双侧光刺激特异性消退小鼠酒精条件性位置偏爱
研究团队首先在成年雄性C57BL/6J小鼠中建立了8天偏倚型三箱酒精（2 g/kg腹腔注射）条件性位置偏爱（CPP）模型：经过连续交替配对训练后，模型小鼠在第9天测试（Test 1）中表现出对伴酒侧箱体的强烈位置偏爱。在第10天，研究者将小鼠置于环绕水平LED灯带的圆柱形行为筒内，实施30分钟由左向右依序交替点亮、模拟扫视追踪的交替双侧视觉刺激（ABS）。
频率对比实验（每组n = 20–21）表明，仅4-Hz ABS能在第11天复测（Test 2）中显著降低小鼠在伴酒箱的停留时间百分比与CPP偏爱得分，而1-Hz或8-Hz ABS均无显著效果；在条件化训练期间每次配对前给予30分钟4-Hz ABS同样能阻断酒精CPP的形成。此外，旷场、高架十字迷宫与转棒测试证实，4-Hz ABS不影响小鼠的自发运动能力、焦虑水平或运动协调性。
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空间交替模式是4-Hz视觉刺激消退酒精奖赏记忆的必要条件
为明确4-Hz ABS的疗效究竟源于4-Hz节律本身，还是取决于左右交替的动态空间视觉移动，研究团队设计了4-Hz同步闪烁光（4-Hz flashing light, 4-Hz FL）对照实验：在相同圆柱形装置中，令水平灯带上的所有LED以4-Hz频率同时亮灭闪烁30分钟，从而保留4-Hz时间频率但消除双侧交替空间位移。
行为学结果显示，接受30分钟4-Hz同步闪烁光干预的酒精CPP小鼠（n = 11–12/组）在第11天测试中仍保持高水平的伴酒箱停留时间与CPP得分，与未受光对照组相比无统计学差异（p = 0.7749），证明双侧交替的空间视觉刺激模式是削弱酒精条件性位置偏爱的必要条件。
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4-Hz ABS压制VTA多巴胺神经元在进入伴酒环境前的预期性钙信号激增
腹侧被盖区多巴胺神经元（VTADA）是编码成瘾线索预期与奖赏偏爱的核心节点。研究团队在小鼠VTA共注射AAV2/9-TH-Cre与AAV2/9-EF1α-DIO-GCaMP6m（免疫荧光证实约90.5%的GCaMP6m阳性细胞为TH阳性多巴胺神经元），并在VTA上方植入Inper陶瓷光纤插芯，利用Inper光纤记录系统（配合Inper Studio采集与Inper Data Process软件分析，488 nm LED激发光/410 nm参考光）在CPP测试全程同步追踪VTADA神经元钙活动。
记录显示，酒精造模对照组小鼠在CPP测试全程中VTADA神经元的平均与峰值ΔF/F显著高于生理盐水组，且在小鼠跨入伴酒箱前的瞬间（时间窗-10 s至0 s）出现剧烈的预期性钙信号飙升（Peak ΔF/F与曲线下面积AUC显著升高），而在跨入盐水对照箱前则无此激增。经历30分钟4-Hz ABS干预后，小鼠在运动总路程和平均速度保持不变的前提下，不仅全场平均与峰值钙信号恢复至基线水平，其进入伴酒箱前的预期性钙瞬变峰值与AUC也被显著抹平。
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全脑c-Fos图谱锁定上丘（SC）为特异性响应4-Hz ABS的核心核团
为寻找介导4-Hz ABS效应的上游脑区，研究团队在小鼠接受无光对照（Control）、4-Hz ABS或4-Hz同步闪烁光（4-Hz FL）刺激90分钟后取脑，在从前囟+2.1 mm至-3.16 mm的8个冠状切面上对23个候选脑区进行了系统性的c-Fos免疫荧光定量分析。
全脑对比显示，外侧膝状体（LGN）、初级视觉皮层（V1）与次级视觉皮层（V2）等经典视觉通路核团在4-Hz ABS与4-Hz FL两组中均被同等程度激活，无组间差异；然而，上丘（superior colliculus, SC）不仅在4-Hz ABS后表现出全脑最强的c-Fos升高幅度，且其激活水平显著高于4-Hz FL组（此外PAG、LPB与LHb也有一定程度激活，而VTA的c-Fos水平在4-Hz ABS后显著下降）。结合vGAT-tdTomato小鼠染色证实，4-Hz ABS在SC中激活的神经元绝大多数为GABA能抑制性神经元。
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病毒示踪证实VTA多巴胺神经元接收来自上丘的GABA能主导单突触输入
为解析SC与VTA之间的直接解剖连接，研究团队首先在小鼠SC共注射AAV2/9-hSyn-Cre与顺行突触前标记病毒AAV2/9-DIO-Synaptophysin-EGFP，观察到EGFP标记的SC突触前终末密集包绕VTA内的TH阳性多巴胺神经元胞体（跨突触顺行AAV2/1-hSyn-Cre示踪亦证实73.3%的被标记VTA下游神经元为TH阳性神经元）。
进一步在DAT-Cre转基因小鼠VTA注射AAV2/9-EF1α-DIO-TVA-EGFP与AAV2/9-EF1α-DIO-RVG，两周后注射EnvA假型缺陷型狂犬病病毒RV-EnvA-ΔG-DsRed进行单突触逆行示踪。免疫荧光共标定量表明，直接单突触投射至VTADA神经元的SC上游神经元中，高达58.7%（315/536）为GABA阳性抑制性神经元，而仅26.7%（147/552）为CaMKIIα阳性兴奋性神经元，揭示SC→VTADA通路在解剖构成上以GABA能抑制性投射为主导。
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化学遗传抑制接收SC输入的VTA多巴胺神经元足以模拟4-Hz ABS消退酒精CPP
既然4-Hz ABS主要通过激活SC的GABA能神经元来抑制下游VTADA神经元，那么直接抑制接收SC投射的VTADA神经元是否足以在无光刺激条件下消除酒精CPP？研究团队采用顺行跨突触组合策略：在小鼠双侧SC注射携带酪氨酸羟化酶启动子的跨突触病毒AAV2/1-TH-Cre，并在双侧VTA注射AAV2/9-EF1α-DIO-hM4Di-mCherry（或对照病毒DIO-mCherry），从而特异性在接收SC单突触输入的VTADA神经元（VTADA←SC）中表达抑制性受体hM4Di。
16通道在体微电极阵列记录证实，腹腔注射CNO（1 mg/kg）可显著压低特征性宽波形、低放电率（<10 Hz）的推定的VTA多巴胺神经元放电频率。在酒精CPP模型第10天不给予任何视觉刺激而仅腹腔注射CNO，hM4Di+CNO组小鼠在第11天测试中的伴酒箱停留时间与CPP偏爱得分即显著下降，而mCherry+Saline、mCherry+CNO及hM4Di+Saline三个对照组均维持高水平偏爱，证明抑制VTADA←SC神经元足以模拟4-Hz ABS的治疗效应。
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激活接收SC输入的VTA多巴胺神经元可阻断4-Hz ABS对酒精CPP的消退作用
最后，为验证SC→VTADA抑制性通路的必要性，研究团队在双侧SC注射AAV2/1-TH-Cre并在双侧VTA注射兴奋性化学遗传病毒AAV2/9-EF1α-DIO-hM3Dq-mCherry（或对照DIO-mCherry）。在体多通道电生理记录证实，腹腔注射CNO可显著提高VTADA←SC神经元的放电频率。
在酒精CPP模型第10天实施30分钟4-Hz ABS干预前30分钟给予CNO或生理盐水后，第11天复测显示：mCherry+Saline、mCherry+CNO及hM3Dq+Saline三组小鼠在4-Hz ABS治疗后其酒精位置偏爱均被成功消除；唯独在4-Hz ABS期间化学遗传学激活VTADA←SC神经元的hM3Dq+CNO组小鼠重新表现出强烈的伴酒箱偏爱，完全逆转了4-Hz ABS的消退疗效，从而在因果层面确立了SC→VTADA通路介导4-Hz ABS消退酒精奖赏记忆的充要地位。
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