中缝背核多巴胺神经元调控吗啡奖赏与厌恶关联记忆的表达
奖赏与厌恶的相关记忆可以影响我们行为上的选择。成瘾性药物往往会作用于脑中学习记忆相关的通路，将摄入药物带来的快感或是药物戒断产生的负面情绪与当下所处的环境因素联系起来，形成特定的药物成瘾的关联记忆。这些记忆会使药物戒断患者在身处相同环境的情况下有着更高的复吸风险。多巴胺在记忆的形成与表达中有着重要的贡献。在哺乳动物中，中脑核团腹侧被盖区(VTA)的多巴胺神经元在奖赏相关的学习与记忆形成中起到必不可少的作用。同样在药物成瘾，例如吗啡成瘾中，VTA处的多巴胺神经元介导了吗啡起始的对动物行为的强化反应以及吗啡相关的奖赏记忆的形成。脑中诸多结构，如中央杏仁核，伏隔核和脑室周围的丘脑区域都被报道参与了正常生理条件和吗啡成瘾状态下关联记忆的表达。虽然这些结构都接受大量的多巴胺能输入，但是多巴胺系统在关联记忆的表达，特别是吗啡成瘾记忆表达中的确切作用和具体的神经环路机制仍不清楚。 本文中，我们在小鼠中缝背核(DRN)发现了一群特异的多巴胺神经元。利用光纤记录系统和基于腺病毒相关病毒特异表达的钙离子浓度指示蛋白，我们发现这群神经元可以被奖赏刺激，如蔗糖水，高脂食物和社交隔离后的社交行为所激活。它们对不同大小的蔗糖水的反应随着奖赏变大而变大，对同样质量的高脂食物可根据自身状态的不同做出不同的反应，并且对暗示蔗糖水的声音有学习效果。除了奖赏，DRN多巴胺神经元也可被电击所兴奋，并且同样表现出了对暗示电击的声音的学习能力。利用光遗传学与条件位置偏好行为范式，我们发现这群神经元在高脂食物关联记忆的表达阶段，而非记忆的形成阶段至关重要。利用听觉暗示的条件恐惧测试，我们发现DRN多巴胺神经元在恐惧记忆的形成与表达中均起到作用。这些结果说明了DRN多巴胺神经元在生理条件下对小鼠奖赏与厌恶相关记忆的表达必不可少。 之后，我们检测了这群神经元是否在吗啡成瘾的奖赏关联记忆与戒断的厌恶关联记忆中起到了与生理条件下类此的效果。通过c-Fos免疫染色和光纤记录实验，我们发现DRN多巴胺神经元在吗啡引起的条件位置偏好实验(CPP)的测试阶段吗啡关联箱体中被特异性激活;在测试阶段，而非训练阶段抑制这群神经元的发放可以阻断吗啡位置偏好的形成。利用相同的方法，我们观察到DRN多巴胺神经元在自发性吗啡戒断反应引起的条件位置厌恶实验训练阶段的第4天和测试阶段均被兴奋;在这两个阶段抑制神经元活性均可导致条件位置厌恶程度的降低。并且，损毁这群神经元对吗啡戒断的生理症状并无影响。这些结果说明DRN多巴胺神经元在正常生理条件和吗啡成瘾中对奖赏与厌恶相关记忆的表达都至关重要。 最后，利用狂犬病毒单突触逆向追踪筛选的方法，我们找到了在吗啡成瘾状态下DRN多巴胺神经元特异性变化的上游核团——侧臂旁核(LPB)。通过体外电生理记录和条件位置偏好的行为实验，我们阐明了LPB神经元到DRN多巴胺神经元的谷氨酸能通路在生理和吗啡成瘾状态下对奖赏信息的传递十分重要。综上所述，我们的结果表明DRN多巴胺神经元在记忆表达的调控中的重要作用，为干预吗啡成瘾提供潜在靶点。
吗啡成瘾;神经元调控;中缝背核;多巴胺神经元;记忆表达
中国医学科学院北京协和医学院
博士
生物化学与分子生物学
罗敏敏
2019
中文
R749.61
2020-06-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）