《Cell Reports》：Dopamine signaling in the medial accumbens shell constrains the duration of reinforced actions
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多巴胺调节运动行为的频率，但尚不清楚它是否同样调节离散行为的持续时间。本研究表明，内侧伏隔核壳部（medial accumbens shell）内的多巴胺信号在强化行为的同时约束其持续时间。当小鼠按住杠杆以持续自我刺激内侧伏隔核壳部的多巴胺轴突时，按压持续时间
多巴胺调节运动行为的频率，但尚不清楚它是否同样调节离散行为的持续时间。本研究表明，内侧伏隔核壳部（medial accumbens shell）内的多巴胺信号在强化行为的同时约束其持续时间。当小鼠按住杠杆以持续自我刺激内侧伏隔核壳部的多巴胺轴突时，按压持续时间很少超过5秒，且较高的刺激频率引发更短但更频繁的杠杆按压。内侧伏隔核壳部多巴胺的这种脱离特性同样适用于消费行为，因为小鼠在配对高频多巴胺轴突刺激的舔舐回合中，终止和重新启动舔舐回合均更为迅速。多巴胺D1受体支撑了多巴胺信号的这种脱离特性，因为研究人员证明D1受体激动剂缩短了自我刺激按压持续时间和消费行为回合的持续时间。总而言之，研究人员揭示了一个解剖学上明确的多巴胺功能，即通过D1受体信号传导脱离其自身的强化特性。
论文解读
一、研究背景与问题
多巴胺在纹状体中的功能历来被聚焦于强化学习和运动启动频率的调控，然而，行为不仅包含启动频率，还包含每个离散行为的持续时间。对于自然奖赏（如口渴时的舔舐行为），动物以离散回合的形式参与，而舔舎回合的持续时间主要由味觉等感官特性驱动，与行为启动频率反映可分离的神经过程。早期关于内侧前脑束电刺激的研究表明，该刺激同时具有强化和脱离两种心理效应，但此前认为这两种效应源于电刺激非特异性地招募了不同神经环路。近年研究发现，内侧伏隔核壳部的多巴胺信号不仅参与奖赏处理，也在厌恶处理中发挥作用，这提示该区域的多巴胺可能同时控制行为强化与行为脱离。然而，多巴胺信号是否以及如何调节强化行为的持续时间，尤其是通过何种受体机制实现，尚不清楚。本研究旨在检验一个核心假设：内侧伏隔核壳部多巴胺信号在强化行为的同时促进行为脱离，以防止高度强化行为的持续固着。
二、研究内容与结论
研究人员训练DAT-Cre转基因小鼠在30秒试验中按住主动杠杆，以光遗传学方式自我刺激腹侧被盖区投射至内侧伏隔核壳部的多巴胺轴突，刺激频率在每次试验开始随机切换为2.5、10或40 Hz。结果发现，经过训练后，小鼠在40 Hz高频刺激下表现出最多但最短的杠杆按压，按压累计持续时间最长，而单次按压平均持续时间最短。这一频率依赖性的按压次数与按压持续时间分离表明，内侧伏隔核壳部多巴胺同时具有强化和脱离双重特性。通过腹腔注射D1受体激动剂SKF38393和D2受体拮抗剂雷氯必利（raclopride），研究人员进一步证实D1受体激活缩短按压持续时间，而D2受体阻断延长按压持续时间，且该效应在每次试验的首次按压中即已显现。在自然消费行为实验中，多巴胺轴突光刺激在任何频率下均缩短了小鼠对甜炼乳的舔舐回合持续时间，且40 Hz刺激后小鼠更快启动下一轮舔舐回合。此外，D1受体激动剂SKF38393缩短舔舐回合持续时间的效果与用苦味奎宁掺杂甜味溶液的效果相当。综上，研究人员得出核心结论：内侧伏隔核壳部多巴胺通过D1受体信号传导发挥脱离自身强化特性的功能，从而限制高度强化行为的持续时间，防止行为固着。
三、关键技术与方法
本研究主要采用以下关键技术方法：第一，光遗传学技术，通过向腹侧被盖区微量注射AAV5-EF1a-DIO-hChR2(H134R)-eYFP病毒构建体，使多巴胺神经元表达Channelrhodopsin-2，并在内侧伏隔核壳部植入光纤，实现对该区域多巴胺轴突的精准光刺激；第二，纤维光度法（fiber photometry），使用rGRAB-DA1m荧光探针实时记录光刺激诱发的多巴胺释放，验证刺激频率和时长与多巴胺释放幅度之间的定量关系；第三，行为学范式，包括杠杆按压自我刺激任务和自由舔舐消费行为任务；第四，药理学干预，通过腹腔注射D1/D2受体激动剂和拮抗剂（SKF38393、quinpirole、SCH23390、raclopride）系统调节多巴胺受体活性；第五，组织学验证，通过免疫荧光成像确认病毒表达位置和光纤尖端位置。实验对象为DAT-Cre转基因小鼠（14雌13雄）及野生型C57BL/6对照小鼠（9雌7雄），均在本实验室繁殖饲养。
四、研究结果
小鼠快速脱离高频多巴胺轴突刺激：在杠杆按压自我刺激任务中，小鼠经训练后主动杠杆累计按压时间显著高于非主动杠杆，尤其在40 Hz试验中最为突出。在训练最后一周，40 Hz试验中单次按压平均持续时间最短，而按压次数最多，表明高频刺激同时增强强化效应和脱离效应。所有频率下按压持续时间极少超过约5秒，且40 Hz试验中短按压（<1秒）比例显著增加。约67%的小鼠在40 Hz试验中产生最多按压次数，而仅约17%的小鼠在40 Hz下产生最长平均按压持续时间。
多巴胺受体活性调节自我刺激行为持续时间：D1受体激动剂SKF38393和D2受体激动剂quinpirole均降低累计按压持续时间，而D1受体拮抗剂SCH23390和D2受体拮抗剂raclopride对累计按压时间无显著影响。在平均按压持续时间方面，SKF38393缩短而raclopride延长平均按压持续时间，且该效应在低频刺激下更为显著。药物处理对按压次数无显著影响，表明低剂量药物主要影响行为脱离而非行为启动。
刺激频率和多巴胺受体活性影响首次杠杆按压：由于小鼠无法预测试验中的刺激频率，首次按压的启动潜伏期在各频率间无差异。然而，40 Hz试验中首次按压持续时间显著短于2.5 Hz试验，且第二次按压的启动潜伏期也显著缩短。SKF38393和quinpirole均缩短首次按压持续时间，而raclopride延长首次按压持续时间，表明脱离效应在首次体验刺激时即已产生。
多巴胺轴突刺激和D1受体激活缩短舔舐回合持续时间：在自由消费甜炼乳任务中，任何频率的多巴胺轴突刺激均显著缩短舔舐回合持续时间，且40 Hz刺激后小鼠启动下一轮舔舐回合的潜伏期最短。D1受体激动剂SKF38393缩短8%蔗糖溶液舔舐回合持续时间的效果与苦味奎宁掺杂的效果相当，表明D1受体激活足以模拟自然厌恶刺激的脱离效应。
五、讨论与结论
讨论部分指出，内侧伏隔核壳部多巴胺的强化与脱离特性可通过杠杆按压行为中累计持续时间与平均持续时间的分离得以揭示。D1受体信号传导是脱离效应的关键底物，而D2受体阻断延长按压持续时间则提示D2受体信号在维持行为持续中的参与。研究人员讨论了多巴胺轴突共释放的谷氨酸和γ-氨基丁酸可能对脱离效应的潜在贡献，以及内侧伏隔核壳部中两类D1神经元的可能作用：投射至腹侧苍白球的非经典D1神经元介导行为回避，而投射至腹侧被盖区的经典D1神经元诱导"行为抑制"状态。研究还指出，纹状体多巴胺的脱离特性可能是分布式功能，背侧纹状体通过增加动作序列变异性、内侧伏隔核壳部通过厌恶信号共同限制高度强化行为的持续。
研究结论：通过允许小鼠控制自我刺激行为的持续时间，研究人员揭示了内侧伏隔核壳部多巴胺可分离的强化和脱离特性。具体而言，内侧伏隔核壳部强烈的多巴胺活动具有强强化效应，但不支持长时间的杠杆按压或舔舐回合。强化和脱离特性受多巴胺受体神经传递的差异性调节，其中增强D1受体神经传递可增强内侧伏隔核壳部多巴胺的脱离特性。研究人员提出，D1受体的多巴胺神经传递通过脱离内侧伏隔核壳部多巴胺的强化特性来防止行为固着。
