前额叶皮层-梨状皮层环路介导兴趣减退

《Molecular Psychiatry》：A prefrontal cortex-piriform cortex circuit mediates diminished interest

　　

兴趣减退是多种神经精神疾病的核心行为缺陷，但其神经机制仍知之甚少。在此，研究人员鉴定了腹内侧前额叶皮层（ventromedial prefrontal cortex, vmPFC）中投射偏向性且转录上不同的谷氨酸能神经元亚群，这些神经元优先支配前梨状皮层（anterior piriform cortex, APC）和后梨状皮层（posterior piriform cortex, PPC）。通过建立一种选择性捕获兴趣相关行为的行为范式，研究人员揭示了vmPFC^glu-PPC而非vmPFC^glu-APC环路调控兴趣相关参与行为，且不影响嗅觉功能。这种调控由PPC神经元中AMPAR依赖的爆发式放电（burst firing）编码。慢性应激选择性削弱这一皮层-皮层通路，降低谷氨酸能传递并损害PPC神经元的爆发式放电，从而导致小鼠兴趣相关行为缺陷。靶向再激活vmPFC^glu-PPC环路可挽救这些行为损伤。总之，研究人员的发现揭示了一条此前未被识别的、专门编码兴趣的皮层通路，并为解释慢性应激下兴趣的选择性脆弱性建立了环路层面的框架。

**研究背景**

兴趣驱动个体对新奇、信息丰富的环境特征发起自主探索性参与，是好奇心、学习和适应性行为的基础。兴趣减退是重度抑郁症、精神分裂症和双相障碍等多种神经精神疾病中普遍存在且严重损害患者功能的核心行为缺陷。慢性应激是诱发和加重兴趣减退的重要环境因素，长期应激暴露可降低人类和动物的探索驱动力，提示存在进化上保守的应激敏感环路。尽管兴趣减退常被归入快感缺失范畴，但理论与实证研究提示二者可分离：快感缺失主要反映享乐体验或奖赏价值评估缺陷，而兴趣减退破坏探索行为的启动与维持。vmPFC已被确认为动机参与的关键皮层枢纽，梨状皮层（PiC）传统上被视为初级嗅觉结构，但新近研究提示其参与社会行为、情感调节和应激反应。然而vmPFC-PiC环路是否参与兴趣调控缺乏直接证据，本研究旨在填补这一空白，解析慢性应激下兴趣减退的神经环路机制。

**研究内容与意义**

研究人员建立了自动化行为范式——探索参与测试（Exploration Engagement Test, EET），系统解析了vmPFC-PiC环路在兴趣调控中的作用。研究发现vmPFC^glu-PPC而非vmPFC^glu-APC环路通过AMPAR依赖的爆发式放电选择性调控兴趣相关行为；慢性应激通过削弱该皮层-皮层通路导致兴趣减退，靶向再激活该环路可挽救行为缺陷。该研究发表于《Molecular Psychiatry》，首次揭示了专门编码兴趣的皮层通路，为理解神经精神疾病中兴趣减退的机制建立了环路层面框架。

**主要技术方法**

研究使用C57BL/6J小鼠、CaMKIIα-Cre转基因小鼠（Jackson Laboratory）、TRAP2小鼠和c-fos-tTA小鼠，以CD-1小鼠作为慢性社交挫败应激（CSDS）攻击者。关键技术包括：EET行为范式（定制电子化监测系统）；FosTRAP2活性依赖标记结合FDISCO组织透明化与光片显微镜全脑成像；顺行/逆行病毒示踪及HSV跨突触追踪；双逆向标记结合荧光激活细胞分选（FACS）与单核RNA测序（snRNA-seq）；化学遗传学（hM3Dq/hM4Di）与光遗传学操纵；在体双光子钙成像与在体电生理记录；全细胞膜片钳记录；慢性不可预见性温和应激（CUMS）和CSDS应激模型。

**研究结果**

*EET范式揭示慢性应激下兴趣减退是早期且独立的行为维度*：CUMS小鼠物体支撑性站立显著减少并持续至应激停止后7天以上，总运动距离不变；该指标与TST不动时间（行为绝望）和SPT糖水偏好（快感缺失）均不相关，纵向分析显示EET缺陷出现于CUMS第2周，早于SPT降低（第3周）和TST增加（第4周），证明兴趣减退是独立且早期出现的应激反应维度。

*兴趣相关行为优先招募vmPFC和PPC皮层集群*：FosTRAP2全脑成像显示EET-TRAP小鼠vmPFC、眶额皮层（ORB）和PiC中TRAP+神经元增多；vmPFC和PPC在EET再暴露时显著重激活，TRAP+/c-Fos+共标记比例与兴趣行为正相关，相关分析揭示EET-TRAP小鼠存在vmPFC-PPC协同集群活动。

*vmPFC谷氨酸能神经元双向调控兴趣相关行为*：在体双光子钙成像显示vmPFC^glu神经元在物体探索期间钙事件率和持续时间显著升高；化学遗传学抑制vmPFC^glu减少EET物体支撑性站立而不影响运动，激活则逆转CUMS诱导的兴趣缺陷。

*投射偏向性vmPFC^glu亚群支配APC和PPC*：顺行示踪和HSV跨突触追踪证实vmPFC^glu单突触支配同侧APC和PPC，光遗传辅助电生理确认直接的单突触AMPAR介导兴奋性传递；双逆向示踪显示投射至APC和PPC的vmPFC神经元大部分不重叠，为投射偏向性群体。

*APC和PPC投射神经元具有分歧的分子特征*：snRNA-seq显示两者主要位于L2/3层但转录组显著分离，vmPFC^APC富集突触组装相关基因，vmPFC^PPC富集活性依赖性可塑性和轴突导向基因；vmPFC^PPC高表达基因与抑郁风险基因存在重叠（Cdh9、Cdh13）。

*vmPFC^glu-PPC环路通过突发性放电选择性调控兴趣*：化学遗传学激活该环路增强EET探索而抑制则减少，不影响TST、SPT、OFT、NOR、NOL及嗅觉功能，操纵vmPFC^glu-APC无行为效应；RNA测序显示激活后Gria1选择性上调；在体电生理显示EET期间PPC神经元爆发式放电增加，100Hz光遗传刺激选择性增强爆发式放电并增加探索行为，DNQX局部输注阻断上述效应。

*应激诱导的兴趣减退源于vmPFC^glu-PPC环路损伤*：跨突触示踪显示CUMS 2周即选择性减少PPC接受vmPFC输入的神经元数量，4周时缺陷加重；在体记录显示CUMS 2周后爆发式放电指标降低而紧张性放电不变，4周后爆发式放电缺陷进一步加重；光遗传激活EET标记的vmPFC-PPC投射可选择性恢复CUMS小鼠的兴趣探索行为，不改变TST、SPT和运动活动。

**讨论与结论**

该研究将梨状皮层功能从传统嗅觉处理拓展至兴趣调控的整合性皮层节点，确立vmPFC^glu-PPC为慢性应激下早期优先受损的皮层通路。爆发式放电作为高保真神经编码模式，在兴趣相关行为中发挥关键作用。EET范式为复杂动机行为研究提供了更精确的工具，可区分于传统抑郁行为学指标。研究局限性包括仅使用雄性小鼠、mPFC亚区划分存在争议、双逆向示踪可能低估侧支投射神经元。结论：研究揭示了此前未被识别的、专门编码兴趣的皮层通路，建立了慢性应激下兴趣选择性脆弱的环路层面框架，为理解神经精神疾病中的兴趣减退提供了新的理论基础和潜在干预靶点。