背侧缝核（DRN）调控猴子动机状态转换：环境奖赏分布与神经机制解析

本研究针对动物如何根据环境奖赏分布调整动机状态这一核心问题，通过结合功能磁共振成像（fMRI）和经颅超声刺激（TUS）技术，揭示了背侧缝核（DRN）在调控动机状态转换中的关键作用。研究人员发现DRN通过编码环境奖赏丰富度（richness）和驱动高-低动机状态转换，协调动物行为与外部环境的匹配。这一发现不仅阐明了DRN的神经计算功能，还为理解动机障碍的神经机制提供了新视角，成果发表于《Science Advances》。

　　

在自然界中，动物需要根据环境奖赏的分布动态调整行为策略：当资源丰富时积极觅食，匮乏时则保存能量。这种适应性行为的神经机制一直是未解之谜。传统理论认为，多巴胺能系统（如腹侧被盖区VTA）主导奖赏处理，但越来越多的证据表明，血清素能背侧缝核（DRN）可能通过更复杂的计算参与动机调控。然而，DRN如何整合环境信息并驱动动机状态转换，此前缺乏直接证据。

为回答这一问题，来自国外的研究团队以恒河猴为模型，设计了一项创新性实验。他们开发了包含不同奖赏概率和量级的环境区块任务，结合功能磁共振成像（fMRI）和经颅超声刺激（TUS）技术，首次揭示了DRN在动机状态转换中的因果作用。研究发现，当动物从高奖赏环境过渡到低奖赏环境时，DRN特异性激活并驱动动机状态转换；而通过TUS干扰DRN功能后，动物丧失了对环境变化的敏感性。这项研究发表于《Science Advances》，为理解动机的神经环路机制提供了全新框架。

研究团队运用了四项关键技术：1）多模态行为范式（包含rich/poor环境区块设计）；2）广义线性模型-隐马尔可夫模型（GLM-HMM）解码动机状态；3）高分辨率fMRI聚焦脑干核团（如DRN、VTA、Hb）；4）靶向DRN的双侧经颅超声刺激（TUS）进行因果验证。

动物行为受环境调控
通过分析4只恒河猴的决策数据，研究发现动物在奖赏丰富（rich）环境中更倾向于追逐机会，且行为呈现自相关性（autocorrelation）。GLM-HMM模型揭示这种行为模式源于两种离散的动机状态：高动机状态（积极追逐）和低动机状态（保守回避）。

DRN编码环境与动机转换
fMRI数据显示，DRN活动在奖赏稀缺时显著增强，且特异性表征从高到低的动机状态转换（high-to-low transitions）。相比之下，VTA主要编码当前动机状态水平，而缰核（Hb）整合内外信息指导行为输出。

非侵入性干扰验证因果性
TUS实验证实，干扰DRN会削弱动物对环境丰富度的敏感性，减少动机状态转换频率（特别是高→低转换）。这种效应具有区域特异性，干扰VTA或皮层控制区（STS）均未产生类似影响。

皮质-脑干环路机制
心理生理交互分析（PPI）显示，DRN与前岛叶（AI）的功能连接在奖赏稀缺时增强，而VTA-AI连接在奖赏丰富时活跃，提示两条平行通路分别处理环境消极和积极信号。

这项研究建立了DRN在动机调控中的双重功能模型：一方面通过负性信号（如奖赏稀缺）驱动行为抑制，另一方面通过状态转换协调长期适应策略。这不仅解决了关于DRN功能的长期争议（如其在惩罚处理与行为灵活性中的作用），还为开发针对动机障碍（如抑郁症）的神经调控疗法提供了靶点依据。研究者特别指出，DRN对低奖赏环境的特异性响应，可能解释了临床中观察到的"努力-奖赏解耦"现象，为理解相关疾病的病理机制开辟了新方向。