早期蔗糖过量摄入重塑成年小鼠皮层动态与适应性行为：皮层功能连接减弱与奖赏敏感性增强的神经机制

本研究通过宽场钙成像技术，揭示青春期蔗糖过量摄入(HSB)导致成年小鼠后部皮层对蔗糖反应减弱、前部皮层学习相关活动延迟及前后皮层功能连接降低，并表现出对奖赏偶联变化的高度敏感性，为理解糖分过量摄入对神经发育的长期影响提供了新视角。

　　

在现代社会，含糖饮料的过度消费已成为日益严重的公共卫生问题，尤其是儿童和青少年群体。过量糖分摄入不仅与肥胖、代谢紊乱等健康问题相关，还可能对大脑功能产生深远影响。既往研究主要关注糖分对奖赏系统（如腹侧被盖区和伏隔核）的影响，但糖分体验涉及多感官输入和复杂关联，这些非享乐性表征如何受长期糖分摄入影响尚不清楚。北京脑科学与类脑研究中心（Chinese Institute for Brain Research）的研究团队通过创新性的实验设计，揭示了早期蔗糖过量摄入对大脑皮层功能的长期重塑作用，相关成果发表在《Current Biology》上。

研究人员采用宽场钙成像技术（widefield calcium imaging），在Thy1-GCaMP6f转基因小鼠模型中监测了从断奶期开始接受10%蔗糖溶液（HSB）处理的成年小鼠全背侧皮层活动。通过气味-蔗奖赏关联学习任务，结合独立成分分析（ICA）和功能连接分析，系统评估了神经活动动态和行为适应性变化。

Altered cortical responses to sucrose and learning-related activity in HSB mice

研究发现，尽管HSB小鼠体重增长和糖耐量正常，但其后部皮层对蔗糖消费的反应显著减弱。通过广义线性模型（GLM）分析显示，HSB组小鼠在气味和延迟期的前部皮层活动呈现延迟性增强，且存在显著的"组别×天数"交互效应，表明神经学习轨迹发生改变。

Delayed and prolonged neural learning in the dorsal cortex of HSB mice

通过将训练分为10个半会话区块分析发现，HSB小鼠的神经轨迹欧氏距离变化率显著低于对照组（p=0.029），群体向量相关性降低，且达到半峰活动时间（T_half-max）的演化过程延长。这些结果表明HSB小鼠皮层表征的稳定化进程延迟。

Reduced functional connectivity between anterior and posterior cortices in HSB mice

功能连接分析揭示，HSB小鼠在训练首日前-后皮层连接强度显著降低（p<0.0001），且对照组观察到的后部皮层内部连接随学习递减的现象（p=0.005）在HSB组消失。这种异常的连接模式可能阻碍了后部感觉皮层对前部运动学习区的支持。

Increased sensitivity to reward contingency changes

在奖赏偶联变化任务中，HSB小鼠表现出更强的行为调节指数（p=0.001），其前部皮层IC1-3在奖赏缺失试验中活动增强。独立验证实验证实，这种对偶联变化的敏感性也存在于以牛奶为强化物的情境中，表明该现象具有跨奖赏类型的普遍性。

这项研究首次系统揭示了早期蔗糖过量摄入通过双重机制影响大脑功能：既削弱后部皮层对蔗糖的感官表征，又破坏前-后皮层的功能整合，最终导致行为灵活性异常。这些发现拓展了我们对糖分神经影响的认知，提示过量糖摄入可能通过改变皮层信息处理方式（而不仅是奖赏价值编码）来影响行为适应。研究采用的群体水平ICA分析方法为跨被试神经动力学比较提供了新范式。未来研究可进一步探索这些皮层改变与特定行为表型的因果关系，以及干预时间窗的存在与否，为制定针对青少年糖摄入的健康指南提供科学依据。