自闭症小鼠模型中伏隔核社交表征的细胞类型特异性破坏

《Neuron》：Cell-type-specific disruption of nucleus accumbens social representations in a mouse model of autism

　　

细胞类型特异性的伏隔核（NAc）回路如何编码社交互动，以及这种编码在自闭症谱系障碍（ASD）中是否被破坏，仍不清楚。研究人员利用小鼠纵向微型显微镜钙成像和光遗传学，发现NAc核心群体活动选择性编码社交互动，且抑制NAc可增强社交能力。在Cntnap2^?/?小鼠中，急性与跨日社交表征均发生退化，而抑制NAc可持续改善社交能力。细胞类型特异性记录与光遗传学揭示了中型多棘神经元（MSN）相反的作用：D1-MSN促进社交能力，D2-MSN抑制社交能力。Cntnap2^?/?小鼠表现出社交兴奋性D1-MSN和社交抑制性D2-MSN的选择性减少，以及跨日群体解码受损。抑制D2-MSN可改善Cntnap2^?/?小鼠的社交行为，而激活D1-MSN无此效果。总之，这些发现将细胞类型特异性的NAc社交表征破坏与ASD相关的社交功能障碍联系起来，并提示靶向调节NAc活动可能改善社交行为。

自闭症谱系障碍（ASD）的核心症状之一是社交互动缺陷。社交动机理论认为，社交互动本身具有奖赏性，奖赏处理异常会损害社交参与。伏隔核（NAc）是调控奖赏处理与动机行为的关键皮层下结构，但其细胞类型特异性环路如何编码社交互动、这种编码在ASD中是否被破坏，此前尚未阐明。以往研究提示D1-和D2-中型多棘神经元（MSN）在奖赏行为中作用不同，但二者如何差异编码社交互动、社交表征能否跨日维持，以及ASD模型是否特异性破坏某一细胞类型的表征，仍不清楚。本研究发表于《Neuron》，采用纵向微型显微镜钙成像和光遗传学，系统解析NAc在社交行为中的神经表征及其在Cntnap2^?/?自闭症小鼠模型中的改变，并探索靶向调控NAc改善社交缺陷的可能性。

研究人员主要采用以下技术：立体定位注射AAV表达GCaMP6f后进行微型显微镜钙成像；光遗传学（NpHR3.0、stGtACR2、ChR2）选择性抑制或激活NAc神经元；受试者工作特征（ROC）分析和偏最小二乘回归（PLSR）解码评估单细胞及群体水平编码；CellReg进行跨日细胞配准；DeepLabCut进行运动轨迹追踪。使用的小鼠包括C57BL/6J野生型（WT）、Cntnap2^?/?、D1-Cre、A2A-Cre及其杂交小鼠，均维持C57BL/6J背景；Cntnap2小鼠来自Elior Peles实验室，D1-Cre和A2A-Cre来自UCLA。研究记录了NAc、内侧前额叶皮层（mPFC）和背侧海马CA1（dCA1）的神经活动，并在6天重复社交互动范式中追踪同一批神经元。

研究结果如下。

1. 光遗传抑制NAc神经元促进社交性：在NAc核心表达NpHR3.0，光抑制显著延长C57BL/6J小鼠的社交互动时间，且不影响物体探索；将行为分为前、后2分钟块后，急性抑制效应在第二块更明显，提示NAc群体活动对社交行为主要起抑制性调节作用。

2. NAc神经元选择性编码社交互动：与物体探索相比，NAc中社交调节神经元比例更高，社交兴奋（SE）神经元多于社交抑制（SI）神经元；PLSR解码显示NAc群体活动可预测社交互动但不可预测物体探索，而mPFC和dCA1未呈现相同选择性，说明NAc对社交互动具有偏好性表征。

3. NAc社交与蔗糖奖赏表征相对独立：社交反应神经元和蔗糖反应神经元比例相近但重叠接近随机水平，跨6天仍保持分离；社交反应神经元能更好预测社交行为，蔗糖反应神经元能更好预测蔗糖消耗行为，说明二者并非一般性奖赏或消耗活动的简单反映。

4. Cntnap2^?/?小鼠社交表征退化：与WT相比，敲除（KO）小鼠单次社交互动时程更短，社交衰减出现更早；虽然社交调节神经元比例无显著差异，但单日群体解码性能显著低于WT，表明NAc群体社交表征在KO中退化。

5. 非特异性抑制NAc改善Cntnap2^?/?小鼠社交性：抑制NAc核心可增加KO小鼠社交时间，并延长平均社交时程，效应可持续数天；通过反转光-ON/OFF顺序排除顺序效应，确认NpHR抑制NAc可产生持久社交改善。

6. Cntnap2^?/?小鼠跨日社交表征受损：6天重复社交互动记录中，WT的跨日解码显著高于随机水平，KO的整体跨日解码未显著超过随机；按早期（1–3天）和晚期（4–6天）分层分析，KO两个阶段的跨日解码均低于WT，且细胞配准率在基因型间无差异，说明跨日社交表征维持受损。

7. 雌性Cntnap2^?/?小鼠的表型：雌性KO同样出现社交时间减少和社交时程缩短，单日解码正常，但6天记录中同一天解码降低、晚期跨日解码改善缺失，提示雌性神经表型较雄性轻。

8. 细胞类型特异性抑制对社交互动作用相反：利用stGtACR2分别抑制D1-或D2-MSN，抑制D1-MSN减少社交互动时间，抑制D2-MSN增加社交互动时间，二者均不影响物体探索，表明D1-MSN促进社交、D2-MSN抑制社交。

9. D1-和D2-MSN在社交编码中的不同作用：WT中D1-MSN的SE细胞比例显著高于D2-MSN；KO中D1-MSN社交调节细胞和SE细胞减少，跨日记录中D2-MSN的SI细胞也减少；单日解码中D1-MSN群体解码性能在KO中下降，D2-MSN群体无显著变化，提示Cntnap2^?/?主要损害D1-MSN的社交兴奋表征，同时削弱D2-MSN的社交抑制表征。

10. 细胞类型特异性调控对Cntnap2^?/?社交行为的影响：抑制D2-MSN可改善KO小鼠社交互动，而激活D1-MSN（20 Hz、20 ms脉冲）未显著改善社交，提示D2-MSN通路是潜在干预靶点，简单兴奋D1-MSN不足以修复其功能。

讨论部分指出，D1-与D2-MSN对社交行为的相反调节可能源于多巴胺信号和下游环路（如腹侧苍白球和腹侧被盖区）的差异；NAc功能障碍可能是多种ASD模型共有的病理机制。讨论还指出，重复呈现同一社交目标使跨日解码可能包含社交熟悉化成分，现有范式无法完全区分。研究结论是：NAc中细胞类型特异性的社交表征破坏与ASD相关社交功能障碍密切相关，靶向调控NAc活动（尤其是抑制D2-MSN）可能成为改善ASD社交缺陷的干预策略；D1-MSN激活无效可能与刺激参数有关，不能排除其关键作用。