类自闭症丙戊酸暴露小鼠中额叶 - 纹状体 ΔFosB 动态与行为灵活性的差异

《Behavioural Brain Research》：Differential frontostriatal ΔFosB dynamics and behavioral flexibility in autism like- VPA-exposed mice

　　**摘要要点**- 产前VPA暴露增加了前额-纹状体环路中基线ΔFosB?表达- VPA组小鼠在MSR任务中表现出与对照组相当的水平灵活度- 经过13天的MSR任务后，OFC和纹状体中的ΔFosB表达与对照组相当- VPA暴露小鼠在MSR任务后mPFC中的ΔFosB表达仍维持在较高水平## 引言自闭症谱系障碍（ASD）是一种神经发育障碍，其核心特征为社交沟通障碍以及重复性和限制性行为的存在[2]。除这些诊断标准外，ASD人群中相当大一部分人还伴有执行功能受损，尤其是认知灵活性方面的缺陷——认知灵活性被定义为根据环境条件变化调整行为的能力[3]。这些困难导致僵化行为和僵硬的解决问题的策略持续存在，妨碍了在需要行为变化的情境中的适应能力。为了探究ASD相关行为表型的神经生物学基础，啮齿动物产前丙戊酸（VPA）暴露已成为一种广泛验证的转化研究模型。该实验方法可以模拟一些核心的ASD样特征，包括社交缺陷、重复行为及其神经机制[4-9]。前额叶皮层（PFC）与纹状体（STR）之间的动态协调已被认为与对环境条件变化的灵活行为反应相关[38]。因此，认知灵活性过程提示了前额-纹状体环路（如内侧前额叶皮层mPFC和眶额皮层OFC）的参与，这些区域参与抑制控制、强迫行为、条件评估和策略改变[16], [24], [43]，而纹状体则整合皮层和皮层下信息，调节反应选择和基于强化的学习[15], [18]。尽管这些环路的重要性已被公认，但它们在ASD中面对认知挑战时如何功能性适应仍知之甚少。认知灵活性通常通过行为范式进行评估，如集转换、任务切换和反转任务[9]。以往研究表明，ASD个体在认知灵活性任务中的表现通常与正常发育的同龄人相当，但其神经激活模式独特，与补偿性神经机制以解决任务有关[11], [42]。在小鼠中，中途反转（MSR）任务要求在中点处将强化从S1转换到S2，通过"赢则保持/输则改变"（win-stay/lose-shift）或时间估计策略来解决[31]。在这方面，VPA模型为评估认知灵活性及其神经相关物提供了合适的方法。ΔFosB是FosB的截短且高度稳定的变体，在反复或持续刺激后在神经元中累积，作为慢性活动依赖性转录的分子整合因子，而非神经元放电或兴奋性的直接读数[17], [27]，凸显了其在探索ASD环路适应性方面的潜力。虽然以往在自闭症样小鼠模型中的研究报告了行为灵活性缺陷、刻板运动行为和增高的恐惧反应[4], [47]，但哪些脑区显示出长期神经元激活标记ΔFosB的积累改变仍然不清楚，这些改变是否构成前额-纹状体环路中行为灵活性的基础也不明确。因此，本研究旨在通过在VPA诱导的小鼠自闭症模型中进行中途反转（MSR）任务来评估行为灵活性，该任务通过"赢则保持/输则改变"（WSLS）和时间估计等策略来解决，并测量MSR任务前后PFC和STR中ΔFosB?细胞密度。我们假设产前VPA暴露的小鼠显示出改变的ΔFosB水平和降低的行为灵活性，且MSR任务解决策略存在差异。我们的数据表明，产前VPA暴露的小鼠在前额-纹状体脑区表现出持续的神经元激活。值得注意的是，虽然两组都适应了条件变化并达到了相当水平的灵活性，但VPA暴露小鼠表现出显著更高的策略变异性。这些行为差异与mPFC中ΔFosB?细胞密度增加相关，提示了前额叶激活改变与适应性变异之间的联系。这或许揭示了ASD中行为灵活性背后的神经基质。## 章节摘要### 动物与饲养我们使用CD-1 IGS雄性小鼠（Charles River Laboratories），标准饲养条件下群养（约4只/笼）：聚碳酸酯笼（29.5×15.5×20 cm），温度控制房间维持在23 ± 2 °C，相对湿度40-60%，12小时光照/12小时黑暗周期（7:00开灯，19:00关灯）。食物和水自由给予，行为测试期间除外，如下文所述。实验操作为产前丙戊酸暴露。### VPA产前暴露增加前额-纹状体环路中ΔFosB?细胞数量在出生后30天，我们量化了PFC和STR中的ΔFosB?细胞数量，这两个区域是前额-纹状体环路的关键区域。鉴于前额叶皮层的功能和连接差异，我们将ΔFosB?细胞细分为内侧前额叶皮层（mPFC）和眶额前额叶皮层（OFC）（图2）。与对照组（Ctrl）相比，产前VPA暴露的小鼠在mPFC中显示出ΔFosB?细胞数量增加（Ctrl, 50.83 ± 15.30 vs VPA, 117.5 ± 43.79 细胞；t = ...）。### 讨论本研究提供了证据表明，产前VPA暴露的小鼠在前额-纹状体环路中表现出ΔFosB表达增加，特别是在前额叶皮层和纹状体中。两组都适应了对条件变化的反应，并采用了混合策略（如WSLS和时间估计）达到了相似的行为灵活性，尽管VPA小鼠表现出更大的策略变异性。这些发现表明VPA暴露诱导了持续的差异性变化。### 结论小鼠产前VPA暴露导致前额叶皮层和纹状体中基线ΔFosB表达增加，表明幼年前额-纹状体环路激活增强。尽管如此，VPA暴露动物的反转学习效果与对照组相当。经过13天的中途反转任务后，OFC和纹状体中的ΔFosB表达接近对照组水平，但在mPFC中仍维持升高状态。这些结果为以下观点提供了初步证据。### 伦理声明本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究经科利马大学动物护理和使用委员会批准（批准号：2026-16）。### 数据可用性数据可根据要求提供。### CRediT作者贡献声明**Zarate-Lopez David：** 写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，指导，项目管理，方法论，资金获取，概念化。**Gonzalez-Perez Oscar：** 写作 – 审阅与编辑，资源，资金获取。**Romero-Landin Alexis Joaquin：** 调查研究，数据整理。**Tania Campos-Ordo?ez：** 写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，方法论，概念化。**Jonathan Buriticá：** 验证，软件，资源。**Ana Patricia Orozco-Coles：**### 利益冲突声明作者声明不存在利益冲突。### 致谢本研究由科学与人文、技术与创新秘书处（SECIHTI，资助号CBF-2025-G-10）支持。APOC感谢科学与人文、技术与创新秘书处（SECIHTI，编号1269044）。TCO和JB感谢瓜达拉哈拉大学国家科学与创新系统成员生产条件改善支持计划（PROSNII）。---作者：Osiris Hernández-Ramírez | Ana Patricia Orozco-Coles | Alexis Joaquín Romero-Landín | Oscar González-Pérez | Jonathan Buriticá | Tania Campos-Ordo?ez | David Zarate-López