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在探究腹侧被盖区（VTA）中 GABA 能神经元功能时，存在研究方法局限等问题。杜克大学研究人员开展 VTA GABA 能神经元在动机行为中作用的研究。结果发现其可代表并调节力向量，且与奖励预测无关。这为理解 VTA 神经元功能提供新视角。
在神经科学的研究领域中，腹侧被盖区（Ventral Tegmental Area，VTA）一直备受关注。VTA 是中脑的一个区域，传统观点认为它与奖励和动机密切相关。这里的神经元主要包括多巴胺能（Dopaminergic，DA）神经元和 γ- 氨基丁酸能（GABAergic，GABA）神经元。长久以来，大多数研究聚焦于 VTA DA 神经元，对 VTA GABA 神经元的了解相对较少。
此前的研究存在一些明显的局限性。一方面，研究学习机制时常用的行为测量方法主要针对离散事件，缺乏对行为的连续测量，无法全面反映动物在任务中的行为变化。另一方面，对于 VTA GABA 神经元在动机行为中的具体作用，学界尚未达成明确共识。有人认为其编码奖励预测信号，用于计算奖励预测误差，但也有研究对此提出质疑。在这样的背景下，为了深入探究 VTA GABA 神经元在动机行为中的功能，杜克大学（Duke University）的研究人员开展了一系列研究。他们的研究成果发表在《Cell Reports》上，为该领域带来了新的见解。
研究人员采用了多种关键技术方法。在实验模型上，选用 2 - 10 个月大的小鼠（包括 13 只雄性和 9 只雌性），经动物伦理委员会批准后开展实验。通过立体定位手术，将病毒注入小鼠 VTA，并植入电极或光纤，用于记录神经元活动和进行光遗传学操作。运用体内电生理学技术记录神经元的电活动，结合光遗传学方法，精确刺激特定神经元，观察其对行为的影响。同时，使用定制的头部固定装置和负载细胞，连续测量小鼠在行为过程中施加的力。
下面来详细看看研究结果：
- 不同位置的奖励喷嘴诱导不同方向的力输出且不改变奖励预测：研究人员训练小鼠进行刺激 - 奖励任务，在任务中，条件刺激（Conditioned Stimulus，CS；200 毫秒的音调）出现 1 秒后，会给予非条件刺激（Unconditioned Stimulus，US；10% 蔗糖溶液奖励）。实验中，蔗糖溶液喷嘴分别放置在小鼠下颌前方或后方 1 毫米处。结果发现，小鼠会根据喷嘴位置调整用力方向，向前放置时施加向前的力，向后放置时施加向后的力，但舔舐率相似。这表明奖励预测不受喷嘴位置影响，而力的方向会发生变化。
- 不同类型的 VTA GABA 神经元对力输出有贡献但与奖励预测无关：研究人员通过慢性植入可驱动的 16 通道电极记录 VTA 中的单神经元活动，并利用光电极标记神经元。经分析发现，VTA GABA 神经元可分为四种不同类型，分别为 Forward + 神经元、Backward + 神经元、Bidirectional + 神经元和 Bidirectional - 神经元。这些神经元的放电率与测量到的力密切相关，且根据力的方向表现出不同的调谐特性，但它们的活动与奖励预测无关。
- VTA GABA 神经元在自发运动中保持力的方向偏好：尽管小鼠头部被固定，但在试验间隔期间会有自发运动。研究发现，VTA GABA 神经元在自发运动和对提示及奖励做出反应的运动中，其神经活动与力的关系相似，这说明它们在不同运动状态下都能保持力的调谐特性。
- 对厌恶刺激和预测奖励缺失时 GABA 神经元活动的变化可由力调谐解释：给小鼠施加厌恶刺激（如吹气）时，小鼠会产生向后的运动，随后出现向前的反弹。VTA GABA 神经元在这个过程中保持其力调谐特性，说明其活动与动机背景或结果效价（奖励或厌恶）无关。当在训练良好的小鼠中省略奖励时，小鼠会突然停止用力，不同类型的 VTA GABA 神经元活动变化与力调谐相关，这表明力调谐可以解释奖励缺失时力输出的变化。
- 光遗传学激活 VTA GABA 神经元抑制预期向前力输出和奖励消耗：研究人员利用光遗传学刺激 VTA GABA 神经元，结果发现，在 CS - US 间隔期间刺激会立即抑制预期的向前力输出和预期舔舐，且这种抑制作用仅限于刺激期间，刺激停止后行为会恢复。在奖励 delivery 时刺激会减少奖励消耗期间的向前力和舔舐，刺激停止后会出现反弹。即使在没有奖励的情况下，刺激仍能抑制力输出，这表明 VTA GABA 神经元激活的净效应是普遍抑制力输出，而非选择性抑制奖励消耗。
综合研究结论和讨论部分，该研究具有重要意义。研究人员首次明确了 VTA 中存在四种具有不同力调谐特性的 GABA 神经元群体，它们在动机行为中能够精确地代表和调节力向量，且这种功能独立于学习、奖励预测和结果效价。这一发现挑战了以往认为 VTA GABA 神经元主要编码奖励预测的观点，表明它们在实时调节行为表现中发挥着关键作用。同时，研究结果也为进一步理解 VTA 神经元在运动控制和动机行为中的作用机制提供了重要线索，有助于揭示相关神经疾病的潜在发病机制，为未来的治疗干预提供新的靶点和理论依据。
