刺激节律改变了缺觉小鼠的催产素回路响应
雄鼠研究将慢性缺觉后的探索与恐惧消退变化,联系到PVN催产素细胞的突触状态;不同刺激模式产生不同后效,高频干预改善模型表现。
持续缺觉之后,一只小鼠可能更少走向开放区域,学过的威胁反应也更难消退。大脑中的神经肽细胞,怎样参与这些变化?发表于CNS Neuroscience & Therapeutics的研究,关注下丘脑室旁核(PVN)的催产素(OXT)细胞及其内侧前额叶(mPFC)联系。实验发现,缺觉后这些细胞的兴奋性突触响应减弱,而不同刺激模式能让后续细胞状态和行为朝不同方向变化。刺激的时间结构,成为这份回路调节的关键问题。
持续缺觉减弱PVN OXT细胞AMPA相关电流;长时低频进一步减弱相关响应,短时高频在缺觉结束一周后改善探索和消退,并恢复部分前额叶抑制性传递指标。
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一次缺觉与持续缺觉,带来不同探索变化
一次十二小时缺觉后,小鼠立即在中心区和开放臂停得更久,总活动也增加;二十四小时后,这些差别回落。急性缺觉未显著改变所测恐惧消退。短时探索变化,因而有自己的时间窗口。
连续七天、每天部分时段的缺觉则使中心与开放臂停留减少,恐惧消退期间冻结下降较慢。总移动和电刺激反应阈值未显著改变。研究随后追问,这种持续背景怎样影响参与神经肽调节的细胞。
来源:Wang Y et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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PVN催产素细胞的兴奋性输入减弱
慢性缺觉后,PVN催产素细胞的c-Fos活动标记减少,mPFC与中央杏仁核的标记增加。切片记录中,PVN OXT细胞的AMPA受体相关电流减小,NMDA相关电流未显著改变。
微小兴奋性事件的幅度降低,频率没有显著变化;抑制性事件的幅度和频率也未显著改变。变化主要落在兴奋性突触响应上,为理解缺觉后这群细胞的功能状态提供了具体依据。
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在正常小鼠中,激活这群细胞改变探索
研究先在正常雄鼠中测试即时光激活。PVN OXT细胞激活后,中心与开放臂停留增加,移动距离未显著改变。动物更愿意进入开放区域,并未伴随所测总活动的明显增加。
恐惧训练期间,两组冻结未显著不同;随后消退测试中,激活组冻结下降更快。即时调节对探索与消退表现都有影响,促使研究进一步寻找这群细胞的下游联系。
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不同末梢去向,产生不同探索结果
PVN OXT细胞投向多处区域。激活其mPFC末梢后,中心和开放臂停留增加;激活视上核SON末梢,没有观察到相同的明显变化。不同输出方向,因而呈现不同的行为贡献。
OXT受体拮抗剂存在时,mPFC末梢激活的探索变化不再显著。OXT传感器也检测到PVN激活相关的前额叶响应。这些观察,将投射末梢、神经肽信号与探索选择连接起来。
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持续低频刺激,留下更弱的突触响应
在缺觉背景下比较低频刺激的后效,研究在次日切片中观察到,接受长时刺激的细胞具有较弱的AMPA相关电流和微小兴奋性事件幅度,NMDA电流和事件频率未显著改变。这份变化与即时激活时的行为作用不同,显示刺激之后还可能留下后效。
正常小鼠接受低频干预后,中心和开放臂停留减少,恐惧消退期间冻结较高;总移动和训练冻结未显著改变。同一群细胞的调节,需要同时考虑当下活动和刺激后形成的突触状态。
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心率差异回落,探索变化仍能受到干预
缺觉结束七天后,所测心率差异不再显著,探索与消退异常却仍存在。研究此时给PVN OXT细胞短时高频刺激,发现中心和开放臂停留增加,恐惧消退中的冻结减少。
总移动、训练冻结和消退前基线冻结未显著改变。行为变化发生在开放环境的选择以及声音线索的消退反应中,并非所有指标都同步移动。研究进一步检验高频刺激留下了怎样的突触响应。
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PVN兴奋性响应与前额叶抑制性传递,一起变化
高频刺激后的次日记录中,PVN OXT的AMPA电流与微小兴奋性事件幅度增加,频率和NMDA指标未显著变化。前额叶记录则显示,缺觉后减弱的光诱发抑制性电流和抑制性事件频率得到恢复,兴奋性输入未显著改变。
高频刺激后的OXT传感器实验中,PVN激活引出的前额叶响应也比对照更大。受体拮抗剂存在时,高频干预的探索改善不再出现。突触响应与神经肽相关信号的变化,由此与行为结果形成多层次的对应。
这项雄鼠研究,将缺觉后的行为变化联系到神经肽细胞与突触状态。持续低频和短时高频留下不同后效,说明调节回路时,刺激节律与观察时间同样重要:同一群细胞可以参与不同方向的状态变化。
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