《Psychopharmacology》：Chemogenetic inhibition of the ventrolateral orbitofrontal cortex disrupts novelty-guided updating of spatial memories and alters hippocampal engram reactivation
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背景：适应性行为要求在结果偏离预期时修正记忆。眶额叶皮层（OFC）被认为参与表征结果预期，但其在记忆更新中的作用，超越基于价值的学习之外，仍不清楚。
目的：研究人员检验了眶额叶腹外侧区（VLO）是否参与海马依赖的记忆更新，采用“更新位置中的物体”（OUL）任务
背景：适应性行为要求在结果偏离预期时修正记忆。眶额叶皮层（OFC）被认为参与表征结果预期，但其在记忆更新中的作用，超越基于价值的学习之外，仍不清楚。
目的：研究人员检验了眶额叶腹外侧区（VLO）是否参与海马依赖的记忆更新，采用“更新位置中的物体”（OUL）任务，在该任务中，新奇驱动的探索为空间信息的成功更新提供了行为学读数。
方法：研究人员使用抑制性DREADDs，在雄性和雌性（Swiss Webster和C57BL/6）小鼠中，在更新阶段（引入新的物体-位置信息时）抑制VLO活动。
结果：对照组小鼠在更新阶段优先探索更新后的物体-位置配置，并在测试阶段区分更新后的和新的物体-位置配置，而VLO抑制小鼠则未能如此。当不存在更新需求时，VLO抑制并不改变对新奇物体-位置配置的探索，也不改变测试阶段对原始空间配置的记忆。
结论：这些结果表明，VLO活动仅在必须相对于先前经验解读新奇性时被选择性需求，提示该区域参与评估变化而非检测变化。为评估海马神经元集群动态，研究人员标记了在更新阶段招募的背侧齿状回（dDG）神经元集群，随后量化了更新阶段标记的细胞与测试阶段再激活集群之间的重叠。研究人员发现，VLO抑制减少了更新标记的dDG集群的再激活，与OUL任务中观察到的行为损伤相平行。这些发现支持VLO在海马依赖的记忆更新中的作用，并将OFC模型从奖赏情境扩展到包括空间记忆表征的预测性更新。
一、研究背景与科学问题
记忆更新被认为是当检索到的表征因预测误差而变得不稳定时发生的，允许新信息被整合到已有的记忆痕迹中。在动态环境中，适应性行为依赖于大脑在预期被违反时更新记忆的能力。眶额叶皮层（OFC）在赋予结果显著性、预测和表征预期奖赏及其相关价值方面发挥关键作用，并在预测不再有效时整合新信息。尽管传统上在基于价值的决策背景下研究OFC，但新兴证据表明OFC也通过信号化奖赏预测、引导表征变化以及与记忆系统交互来促进记忆更新。然而，关于OFC如何支持这些记忆动态的因果机制仍不清楚。
眶额叶腹外侧区（VLO）投射到许多皮层下结构，与行为灵活性相关，并整合感觉、奖赏和联想信息。VLO失活会通过破坏整合结果预期的能力而损害灵活行为。然而，VLO对记忆更新的因果贡献仍不明确。鉴于其在整合联想和记忆信息中的假定作用，研究人员测试了该区域的神经集群是否对于海马依赖的空间记忆更新任务是必要的，以及其失活是否破坏海马表征的更新。
二、研究设计与主要结论
研究人员采用“更新位置中的物体”（OUL）范式，该范式用于检验海马依赖的空间记忆更新。在该任务中，小鼠首先在训练阶段学习多个相同物体的位置。在更新阶段，一个物体被移动到新位置，违反动物先前学习的空间预期。在测试阶段，小鼠暴露于所有物体位置，包括更新位置以及一个新位置。由于小鼠自然偏好新奇的空间配置，对更新位置的探索增加被解释为反映新空间信息成功整合到已有记忆表征中。
研究人员使用抑制性DREADDs选择性地在记忆更新阶段抑制VLO活动（实验1），以因果检验其在该过程中的作用。为进一步研究VLO抑制是否改变与记忆更新相关的海马表征，研究人员重复了该实验，同时使用病毒TetTag系统标记背侧齿状回（dDG）中的神经元集群（实验2），并量化更新阶段标记的神经元在测试阶段的再激活。
研究结论表明：VLO活动仅在必须相对于先前经验解读新奇性时被选择性需求，该区域参与评估变化而非检测变化。VLO抑制减少了更新标记的dDG集群的再激活，与OUL任务中观察到的行为损伤相平行。这些发现支持VLO在海马依赖的记忆更新中的作用，并将OFC模型从奖赏情境扩展到包括空间记忆表征的预测性更新。
三、关键技术方法
本研究采用以下主要技术方法：抑制性DREADDs（仅由设计药物激活的设计受体）技术，通过AAV8-hSyn-hM4Di-mCherry病毒载体在VLO中表达抑制性受体，并以AAV8-hSyn-mCherry作为对照；TetTag活性依赖性标记系统，使用pAAV9-cFos-tTa和pAAV9-TRE-eYFP病毒 cocktail 标记更新阶段招募的dDG神经元；免疫组织化学和荧光共聚焦显微镜成像，用于验证病毒注射位置并量化dDG中eYFP标记的更新阶段细胞与cFos标记的测试阶段细胞之间的重叠。实验1使用40只Swiss Webster小鼠（20雄20雌），实验2使用24只C57BL/6小鼠（12雄12雌）。
四、研究结果
实验1：习惯化
在习惯化阶段，小鼠被置于无物体的空 chamber 中。第1天存在象限主效应，主要由Update-hM4Di组中两只小鼠在NW象限停留时间多于SE象限所致。第2天无组间差异。第3天注射生理盐水后出现象限×病毒交互作用，但事后检验无显著组间差异。将3天习惯化数据合并后，所有组在各象限停留时间相等。速度方面，小鼠在3天习惯化期间逐渐减慢，但无组间差异。
实验1：训练
训练包括两个阶段，所有组小鼠均可接触物体位置A1和A2。在两个阶段中，小鼠的辨别指数（DI）接近零，表明它们对每个物体位置的探索时间相等。总探索时间在各组间也相等。
实验1：更新
在更新阶段，No-Update组小鼠再次接触A1和A2，而Update组小鼠接触A1，但A2被替换为A3。所有小鼠在阶段前15分钟注射0.1 mg/kg DCZ以抑制VLO。No-Update对照组（mCherry）小鼠对A1和A2探索相等。在Update条件下，对照组小鼠优先探索更新位置A3，而VLO抑制小鼠对A1和A3探索相等。存在UPDATING主效应，mCherry Update对照组小鼠的DI显著高于No-Update条件下的mCherry对照组。VLO抑制消除了对照组观察到的对更新物体位置配置的正常偏好。总探索时间在各组间无差异。
实验1：测试——原始信息记忆
在测试阶段，所有组小鼠均可接触全部四个物体位置，包括新位置A4。比较A4与A1时存在病毒×更新交互作用，比较A4与A2时也存在病毒×更新交互作用。两个No-Update组（mCherry和hM4Di）小鼠均比两个熟悉位置A1和A2更长时间地探索A4。在No-Update条件下，前一天的VLO抑制无影响。Update-mCherry组小鼠也优先探索A4而非A1和A2。然而，前一天（在新位置A3存在期间）的VLO抑制导致Update条件下的VLO抑制小鼠花在A4上的时间减少，而花在熟悉位置A1和A2上的时间增多。
实验1：测试——更新信息记忆
通过比较A4与A3的时间来评估对更新信息A3的记忆。存在病毒×更新交互作用。两个No-Update组对A3和A4的探索时间相当。Update-mCherry组小鼠比A3更长时间地探索A4，表现出对新奇而非更新配置的偏好。更新阶段的VLO抑制导致Update-hM4Di小鼠在测试时对A3和A4的探索时间相等，而Update-mCherry小鼠优先探索A4。总探索时间在各组间无差异。
实验2：VLO抑制对海马更新集群的影响
实验2使用C57BL/6小鼠重复了行为实验，并标记了更新阶段招募的dDG神经元。行为结果与实验1一致：在更新阶段，对照组小鼠优先探索更新位置A3，而VLO抑制小鼠未表现出此偏好；在测试阶段，Update-hM4Di小鼠未能区分新奇位置A4与熟悉或更新位置。
实验2：重叠分析
研究人员量化了更新阶段标记的eYFP?神经元与测试阶段cFos?神经元之间的重叠。各组间DAPI标记细胞总数无差异，更新标记集群大小和测试阶段cFos?神经元比例也无差异。在No-Update条件下，mCherry和hM4Di组的重叠相当。在Update条件下，VLO抑制减少了Update-hM4Di组中更新标记dDG集群的再激活，重叠显著减少。当重叠归一化到机会水平时，存在显著的病毒×更新交互作用，Update-hM4Di组的重叠相对于两个mCherry对照组均显著减少。VLO抑制在No-Update条件下也产生了轻微的重叠减少。
五、讨论与结论
研究表明，使用抑制性DREADDs抑制VLO破坏了OUL任务中需要记忆更新的条件下的表现，而不损害新奇探索或对原始空间信息的记忆。啮齿动物通常表现出对新奇的偏好，这一原则被用于OUL范式。VLO抑制在不存在更新需求时不影响对新奇物体位置配置的探索或对原始空间配置的记忆，表明VLO活动被选择性需求于必须相对于先前经验解读新奇性的情境。
在神经机制层面，VLO抑制减少了更新标记的dDG集群的再激活，与行为损伤相平行。dDG因其在情境记忆更新、模式分离和海马印迹形成中的既定作用而被选为研究靶区。OUL任务要求动物区分仅因单一物体位置变化而不同的高度相似的空间表征，这一计算被认为依赖于DG处理。
这些发现支持VLO在海马依赖的记忆更新中的作用，并将OFC模型从奖赏情境扩展到包括空间记忆表征的预测性更新。研究结果有助于阐明OFC回路如何促进认知灵活性，以及其功能障碍如何导致某些疾病中观察到的适应不良性僵化。
