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在探究伏隔核（NAc）谷氨酸能输入功能的特异性与冗余性问题上，研究人员开展了 “Reward integration in prefrontal - cortical and ventral - hippocampal nucleus accumbens inputs cooperatively modulates engagement” 主题研究。结果发现 mPFC - NAc 和 vHip - NAc 编码存在冗余与特异性，且协同调节行为参与，这为理解 NAc 神经机制提供新视角。
在大脑的奥秘中，伏隔核（NAc）作为控制动机行为的关键区域，其谷氨酸能输入的功能一直是神经科学领域的研究热点。过往研究虽多，但仍存在诸多问题。一方面，虽然已知 NAc 会接收多种谷氨酸能输入，然而这些输入在功能上究竟如何分工，是高度特异化还是存在冗余，尚无定论。另一方面，多数研究仅针对单一输入进行考察，少数同时研究多个输入的实验，也是在不同动物间对比，难以排除个体差异等因素对神经编码的干扰。这些问题犹如层层迷雾，阻碍着科学家们对 NAc 神经机制的深入理解。为了驱散这些迷雾，来自麦吉尔大学（McGill University）的研究人员踏上了探索之旅。他们开展了一项关于 “前额叶皮质和腹侧海马伏隔核输入的奖赏整合协同调节行为参与” 的研究。最终发现，内侧前额叶皮质到伏隔核（mPFC - NAc）和腹侧海马到伏隔核（vHip - NAc）的输入在奖赏编码和整合方面既存在相似性，表现出冗余的一面；又在对不同行为状态的响应上具有特异性。并且，这两个输入通路能够协同调节动物在奖赏任务中的行为参与度。这一研究成果意义重大，它为深入理解 NAc 的神经机制提供了全新的视角，有助于进一步探究与奖赏相关的行为以及相关神经精神疾病的发病机制。该论文发表在《Nature Communications》上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，通过双位点光纤光度法（dual - site fiber photometry），在小鼠执行操作性奖赏任务时，同时记录 mPFC - NAc 和 vHip - NAc 的神经活动。其次，采用光遗传学（optogenetics）技术，对特定神经通路进行刺激，观察其对行为的影响。此外，运用线性混合模型（linear mixed model）等数据分析方法，处理和解读实验数据。
研究结果如下：
- mPFC - NAc 和 vHip - NAc 在概率奖赏环境中对结果的编码相似性：研究人员给小鼠注射逆行 AAV - GCaMP7f 病毒，并植入光纤，记录小鼠在两杠杆概率奖赏学习任务中的神经活动。结果发现，奖赏会强烈抑制 mPFC - NAc 和 vHip - NAc 的活动，且这种抑制作用在不同性别小鼠中均存在。同时，二者编码信息的整体情况类似，但潜在的动力学过程可能有所不同。
- mPFC - NAc 和 vHip - NAc 对奖赏历史的整合：通过分析不同奖赏历史序列下的神经活动，研究人员发现 mPFC - NAc 和 vHip - NAc 都能整合奖赏历史信息。奖赏会最大程度地抑制神经活动，在后续未得到奖赏时，活动会逐渐增加，到 ITI（inter - trial interval，实验间隔）结束时，抑制程度反映了整合的奖赏结果历史。
- mPFC - NAc 和 vHip - NAc 对未奖赏结果的差异敏感性：计算条件熵发现，奖赏后 vHip - NAc 和 mPFC - NAc 的编码趋同，冗余度增加；但当奖赏紧跟在未奖赏结果之后时，vHip - NAc 会携带更多独特信息。进一步研究发现，mPFC - NAc 编码当前结果不受先前结果历史的影响，而 vHip - NAc 在连续多次奖赏后对当前结果的编码会失效。
- 降低任务要求揭示奖赏整合中的回路特异性作用：研究人员通过依次消除选择和行动等任务要求，记录神经活动。结果显示，在无选择的单杠杆任务中，mPFC - NAc 和 vHip - NAc 仍能维持对奖赏历史的编码，但 vHip - NAc 信号受影响更大。在无杠杆、无响应要求的任务中，mPFC - NAc 仅编码当前结果，vHip - NAc 仅在先前试验未奖赏时编码当前结果。
- mPFC - NAc 和 vHip - NAc 对任务参与的调节：研究发现，mPFC - NAc 和 vHip - NAc 在 ITI 结束时的神经活动与后续试验中杠杆按压的潜伏期相关，即神经活动增加会延长潜伏期，降低行为参与度。光遗传学刺激实验表明，适度的总谷氨酸能输入会调节行为参与度，且 mPFC - NAc 和 vHip - NAc 协同作用。
研究结论和讨论部分指出，mPFC - NAc 和 vHip - NAc 在功能上既存在冗余，又有特异性。二者通过共同的机制整合奖赏结果，但在不同行为状态下发挥作用。mPFC - NAc 主要编码奖赏，而 vHip - NAc 则根据未奖赏结果调整编码，在变化的奖赏环境中增强行为参与度，或在连续未奖赏时促使任务脱离。这种冗余和特异性的相互作用，对维持奖赏调节的行为参与至关重要。一旦二者的平衡被打破，可能会导致与奖赏处理异常相关的神经精神疾病，如慢性应激、酒精和可卡因成瘾等情况下观察到的行为变化。这一研究成果为理解神经回路如何控制动机行为提供了关键信息，也为相关疾病的研究和治疗开辟了新的方向。
