前边缘皮层兴奋性过度驱动与抑制性不足共同介导环境富集对食物寻求行为的抑制

本研究针对食物线索诱发暴食行为的神经机制难题，创新性地揭示了环境富集(EE)通过重塑前边缘皮层(PL)神经元的兴奋-抑制平衡来抑制食物寻求行为。研究人员通过化学遗传学、光纤光度术和电生理技术，发现EE通过增强PL锥体细胞基线兴奋性（兴奋性过度驱动）同时减少抑制性中间神经元招募（抑制性不足），导致神经元群体对食物线索特异性反应的丧失。该发现为理解"抗渴求"神经机制提供了新视角，为开发控制食物渴求的干预策略提供了潜在靶点。

　　

在现代社会，快餐广告等食物相关线索极易诱发强烈的食物渴求，导致不健康的暴食行为。这种"线索-反应"机制在实验室动物中同样存在，表现为食物线索诱发的寻求行为。虽然已有大量研究关注"促渴求"的神经机制，但关于大脑如何主动"抑制"这种线索反应的研究仍显不足。这一科学问题的解决，对于开发控制食物渴求的干预策略具有重要意义。

有趣的是，认知和身体刺激（如游戏和运动）能减少人类对食物线索的注意偏向和主观渴求。在啮齿类动物中，环境富集(Environmental Enrichment, EE)——通过提供更大的笼子、跑轮、隧道、庇护所、玩具和多种筑巢材料来增强认知和身体刺激——已被证明可以抑制线索诱发的蔗糖寻求行为。更重要的是，EE能减少前边缘皮层(Prelimbic Cortex, PL)中线索反应性神经元集群(neuronal ensembles)的招募，而PL正是调控食欲行为的关键脑区。这些发现使EE成为一个理想的行为模型，为研究"抗渴求"相关神经机制提供了重要线索。

为了深入探究EE抑制食物寻求行为的神经机制，研究人员开展了一系列创新性实验。研究主要采用了化学遗传学技术（hM4Di-DREADD系统）、光纤光度术（GCaMP钙信号记录）、电生理记录（全细胞膜片钳）和FosTRAP2转基因小鼠模型等技术手段。通过结合行为学测试（蔗糖条件反射建立和线索诱发寻求测试）与多模态神经活动记录，系统考察了EE对PL神经元兴奋性和活动模式的调控作用。

在"实验1"中，研究人员首先证实EE能选择性降低线索诱发的蔗糖寻求行为，而不影响一般运动活性。通过12个训练课程，小鼠成功建立了听觉线索（条件刺激，CS）与10%蔗糖溶液的关联。测试阶段显示，EE显著减弱了CS诱发的寻求反应，但对无线索期（ITI）的反应没有影响。开放场测试进一步证实，EE不影响总运动距离，但增加了在中心区域的时间，提示焦虑样行为减少。

"实验2"通过化学遗传学技术明确了PL神经元集群在蔗糖线索记忆中的关键作用。利用FosTRAP2小鼠，研究人员在蔗糖线索暴露后特异性标记PL中激活的神经元（通过4-羟基他莫昔芬诱导hM4Di-mCherry表达）。实验证明，抑制这些"原始"线索反应性神经元能阻断线索诱发的蔗糖寻求行为，而抑制新异刺激激活的神经元则无此效果，证实了PL中存在特异性介导食物线索记忆的神经元集群。

"实验3"通过电生理记录揭示了EE对PL神经元兴奋性的调控。在FosTRAP2:Ai14小鼠中，蔗糖线索激活的神经元被标记为tdTomato阳性。研究发现，EE显著增强了这些"原始"线索反应性锥体细胞的基线兴奋性，表现为放电能力增强和阈值降低（去极化阈值降低）。值得注意的是，这种兴奋性上调仅发生在集群神经元中，非集群神经元不受影响。这一发现提示EE可能通过改变钠通道功能等内在机制，特异性调控与食物记忆相关的神经元。

"实验4"考察了EE对神经元集群再激活模式的影响。令人意外的是，尽管EE减弱了总体Fos表达，但对tdTomato标记的"原始"线索反应性神经元的再激活率没有影响。相反，EE显著减少了非标记神经元（tdTomato-）的Fos表达，表明EE可能通过减少新神经元集群的招募来抑制线索反应。基线Fos检测排除了EE对PL基础活性的直接影响。

"实验5"聚焦抑制性中间神经元的作用。通过AAV-mDlx-mRuby标记GABA能中间神经元，研究发现EE显著减少了线索诱导的中间神经元Fos表达。仅有约2.06%的mRuby+细胞在EE后表达Fos，而SH组为5.40%，表明EE导致PL局部抑制环路功能减弱（抑制性不足）。

"实验6"通过光纤光度术在体记录了PL锥体细胞的钙活动。研究发现，蔗糖条件反射的建立伴随着PL神经元CS特异性活动的增强。EE处理后，小鼠表现出：1）测试前基线期钙瞬变频率增加但振幅降低；2）测试期CS特异性反应消失；3）头部进入相关的钙活动普遍增强。这些结果表明，EE导致PL神经元对食物线索的特异性编码能力丧失，同时整体活动水平升高。

综合这些发现，研究提出了PL"兴奋性过度驱动-抑制性不足"模型来解释EE的抗渴求作用：EE一方面增强原始线索反应性锥体细胞的兴奋性（兴奋性过度驱动），另一方面减少抑制性中间神经元的招募（抑制性不足），两者共同导致PL神经元对食物线索的特异性反应能力受损和整体活动模式改变。这种独特的神经可塑性变化可能是EE抑制食物寻求行为的核心机制。

该研究的创新性在于：首次揭示了环境因素通过同时调控兴奋性和抑制性神经环路来影响食物线索反应；明确了PL神经元集群在食物记忆调控中的动态变化；为理解"抗渴求"神经机制提供了新视角。这些发现不仅深化了对PL功能的认识，也为开发控制食物渴求的干预策略（如靶向特定离子通道或中间神经元的药物）提供了潜在靶点。未来研究可进一步探索EE对PL不同投射通路的影响，以及PV阳性中间神经元在其中的具体作用。