伏隔核钙信号动态在食物奖赏寻求中的学习适应性及睡眠剥夺调控机制研究

本研究通过光纤光度技术揭示了伏隔核(NAc)在蔗糖自我给药(SA)训练中Ca2+动态与行为结果的关联性，发现其响应随学习阶段演变，并首次证实急性睡眠剥夺(SD)通过降低NAc敏感性和奖赏更新能力增强奖赏寻求行为。该成果发表于《Translational Psychiatry》，为理解奖赏环路可塑性及睡眠-奖赏交互提供了新视角。

　　

研究背景
奖赏寻求行为是生存的核心驱动力，但其神经机制如何受学习和生理状态（如睡眠）调控仍是未解之谜。伏隔核(NAc)作为边缘系统与运动区的枢纽，整合内外信号调控奖赏行为，但其动态编码规律及睡眠的调控作用尚不明确。既往研究表明，人类睡眠剥夺后NAc对食物奖赏的反应增强，但动物模型中自发性奖赏寻求的神经机制存在争议。

研究设计与方法
美国匹兹堡大学Yanhua H. Huang团队通过光纤光度术监测NAc壳区表达jRCaMP1b钙指示剂的雌雄小鼠在蔗糖自我给药(SA)训练中的Ca²⁺动态。采用固定比率(FR)强化程序，结合急性睡眠剥夺（温和处理法）和杠杆反转实验，同步记录行为与神经活动。关键实验技术包括：1）病毒介导的NAc特异性钙指示剂表达；2）在体光纤光度系统双波长(405/560 nm)信号采集；3）基于MATLAB的钙信号动力学分析；4）睡眠剥夺后行为-神经响应关联性测试。

研究结果

NAc Ca²⁺活动与行为结果相关
通过对比蔗糖获取成功组(Retrievers)与失败组(Non-retrievers)，发现成功组NAc在主动杠杆按压(ALP)前后呈现Ca²⁺升高，而失败组则表现为抑制（图1D-E）。成功组奖券获取率达91.4±3.1%，其NAc活动强度与行为效率呈正相关(t₁₆=3.795, p<0.01)。

训练阶段依赖性动态变化
NAc响应随训练阶段演变：初期获得阶段(i)到稳定阶段(ii)时前ALP信号增强(p<0.01)，但延长训练至阶段(iii)后整体响应减弱（前ALP p<0.0001，后ALP p<0.05）。杠杆反转实验(iv)重新激活NAc响应（图2B-D），表明其参与新奖赏关联编码。

睡眠剥夺的双向调控
急性SD使ALP次数增加(t₈=3.179, p<0.01)，但 paradoxically降低NAc Ca²⁺响应（主效应p<0.01）。在无奖赏测试中，SD组丧失NAc对奖赏恢复的敏感性（交互效应p<0.05，图4B-C），提示其损害环境适应性。

结论与意义
该研究首次揭示：1）NAc Ca²⁺动态具有行为特异性，其前ALP信号可能编码奖赏预期而非单纯运动输出；2）学习阶段通过"初期增强-熟练期减弱-新任务再激活"模式重塑NAc响应；3）急性SD通过抑制NAc活动促进习惯性奖赏寻求，这与其降低前额叶-NAc突触传递的既往发现一致。成果为睡眠障碍相关奖赏行为异常（如暴食症、成瘾）提供了机制解释，并为开发靶向NAc可塑性的干预策略奠定基础。