条纹体-伏隔核通路通过一个含有负向调节因子Esr1的下丘脑-哈贝努拉(hypothalamic-habenula)回路来驱动刻板行为

《SCIENCE ADVANCES》:A striosomal accumbens pathway drives stereotyped behavior through an aversive Esr1+ hypothalamic-habenula circuit

【字体: 时间:2025年11月23日 来源:SCIENCE ADVANCES 12.5

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  通过单细胞RNA测序和神经解剖学方法,确定striosomal神经元亚型(Tac1+/Tshz1+/Oprm1+)在ACB投射至Esr1+ LHA-LHb通路,激活该通路可引发奖赏独立的强迫性行为(如挖掘),抑制进食和社会互动等竞争性动机行为,揭示调控行为决策的神经回路新机制。

  在神经科学领域,大脑的复杂网络决定了行为的多样性和适应性。特别是,侧下丘脑区域(LHA)在整合外部刺激与内部状态方面扮演着关键角色,它通过调节动机行为,如觅食、社交互动和探索,帮助动物在不同情境中做出适应性反应。然而,某些特定的神经通路可能在特定条件下促进重复或非奖励性的行为,如强迫行为。这些行为在许多精神疾病中表现明显,例如强迫症(OCD)、成瘾和焦虑症。为了深入理解这些行为的机制,科学家们通过研究LHA中特定神经元亚型及其与伏隔核(ACB)之间的连接,揭示了一种独特的神经通路,它可能在推动强迫行为中起到核心作用。

研究发现,ACB中存在一种特定的神经元亚型,这些神经元表达Tac1、Tshz1和Oprm1基因,被称为“纹状体特异性”神经元。这些神经元的轴突投射到LHA,并进一步连接到侧被盖核(LHb),该区域在处理负面刺激和负强化中发挥重要作用。通过使用病毒追踪和单细胞RNA测序等技术,研究人员确定了这些纹状体特异性ACB神经元对LHA中Esr1阳性神经元的输入,并揭示了这些输入在大脑中的分布模式。这一发现表明,ACB到LHA到LHb的通路可能在调控动机行为与负面状态之间起关键作用。

在实验中,科学家们通过光遗传学技术激活了这些特定的神经通路,观察到了显著的行为变化。当这些神经元被重复激活时,动物表现出强烈的负面反应,如回避特定环境。这种行为模式与强迫性行为的特征相似,即使在存在其他高动机状态(如觅食或社交)的情况下,这些行为仍然占主导地位。此外,研究还发现,当这些通路被抑制时,强迫性行为的表达受到显著影响,这表明LHA到LHb的通路在维持这种行为模式中起着至关重要的作用。

进一步的实验显示,这种神经通路不仅影响动物对特定环境的反应,还能驱动各种重复性的行为,如挖掘和鼻 poke。即使在没有自然奖励或显著刺激的情况下,这些行为仍然持续,显示出一种无目的性的特征。这与强迫行为的定义相吻合,即重复性行为缺乏明确的目标或意图,可能作为应对焦虑或压力的适应性策略。

研究还探讨了这种神经通路如何与大脑中其他区域相互作用,以调节不同类型的动机行为。例如,当ACB到LHA的通路被激活时,动物对觅食行为的优先级下降,而转向其他重复性行为。这种现象表明,该通路可能通过抑制其他动机行为,从而促进特定的强迫性反应。类似地,当该通路被激活时,动物在社交互动中表现出更强的重复性行为,而不是正常的社交行为。这些发现支持了该通路在调控动机行为竞争中的核心作用。

在讨论部分,研究强调了这种神经通路在大脑功能中的重要性。LHA不仅是调节基本生理需求(如觅食)的关键区域,还与情绪和动机状态的调控密切相关。通过连接到LHb,LHA的某些神经元可能在处理负面刺激和压力反应中起关键作用。而ACB到LHA到LHb的通路可能通过整合这些信号,推动强迫性行为的表达,即使在存在其他高动机行为的情况下。

此外,研究还提到,类似的行为模式在人类中可能与强迫症或其他神经精神疾病有关。在这些疾病中,强迫性行为可能成为一种不适应的应对机制,帮助个体暂时缓解焦虑或压力。因此,理解这些神经通路的机制不仅有助于揭示强迫性行为的神经基础,还可能为相关疾病的治疗提供新的思路。

研究方法部分详细描述了实验设计和动物处理流程。所有实验均遵循伦理规范,并使用了多种技术手段,包括病毒追踪、光遗传学、行为测试和单细胞RNA测序。这些技术帮助研究人员精确地定位和分析特定神经元亚型及其连接,同时评估其对行为的影响。实验中使用的设备和软件包括显微镜、自动行为分析系统(如Ethovision XT 17)以及深度学习工具(如DLC和VAME),用于分析动物行为模式。

通过这些实验,科学家们发现,ACB到LHA到LHb的通路在动物行为调控中具有独特的功能。它不仅影响动物对特定环境的反应,还可能在调节动机行为和负面状态之间起到桥梁作用。这一发现有助于更深入地理解大脑如何在不同情境中选择和执行行为,并揭示强迫性行为的潜在神经机制。未来的研究可以进一步探索这些神经通路的可塑性,以及它们如何在不同情况下被调节,从而影响行为表现。
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