鼻内多巴胺可稳定物体辨别过程中前额叶皮层中CaMKIIα阳性神经元的动态变化

《Scientific Reports》：Intranasal dopamine stabilizes prefrontal cortical CaMKIIα-positive neuronal population dynamics during object discrimination

　　

摘要

多巴胺是调节前额叶皮层功能的关键物质，但不同的多巴胺状态如何影响行为过程中皮层神经元活动的时序组织，目前仍不完全清楚。为探讨这一问题，我们在雄性小鼠中结合了对背内侧前额叶皮层中潜在的谷氨酸能神经元的体内光纤光度测量与基于物体的注意力任务。通过鼻腔给予多巴胺可直接通过鼻脑路径进入大脑，但并未改变小鼠的移动和探索行为。虽然接受溶媒处理和多巴胺处理的小鼠都更喜欢新物体，但这种偏好仅在多巴胺处理组中具有统计学显著性。多巴胺选择性地增强了熟悉物体区域的钙活动，并提高了运动标准化后的钙信号出现频率。值得注意的是，多巴胺还降低了钙信号间隔的平均值和变化幅度，表明在物体处理过程中事件发生得更频繁且更具时序规律性。为模拟生理水平以上的多巴胺作用对神经网络的影响，我们使用了兴奋剂安非他明作为多巴胺过量的替代物。与多巴胺的稳定作用不同，安非他明会导致小鼠的运动过度活跃，同时使时序结构崩溃，表现为钙信号间隔延长以及变化幅度显著增加。这些发现共同表明，多巴胺不仅影响背内侧前额叶皮层神经元活动的强度，还影响其时序组织。在网络层面，正常的多巴胺水平有助于维持前额叶皮层的时序稳定性，而多巴胺过量则会破坏这种稳定性。这为多巴胺信号与前额叶功能之间的倒U型关系提供了群体层面的证据。