趨利避害是動(dòng)物及人類賴以生存的基本能力【1】 。大腦如何處理“趨近”與“回避”這兩種不同的行為指令，是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的核心問(wèn)題。以往研究多集中于多巴胺系統(tǒng)等經(jīng)典的情緒編碼腦區(qū)【2, 3】 ，而丘腦作為感覺(jué)信息傳遞的樞紐【4-7】 ，其在情緒效價(jià)編碼中的具體作用尚不明確。

近日，來(lái)自山東大學(xué)的陳哲宇團(tuán)隊(duì)在CellReports上發(fā)表了題為The distinct subpopulations inparafascicularthalamic nucleus encoding innate emotional valence的研究論文。該研究圍繞丘腦在先天情感編碼中的神經(jīng)機(jī)制展開(kāi)研究，發(fā)現(xiàn)丘腦束旁核（parafascicular thalamic nucleus，PF）的不同神經(jīng)元亞群通過(guò)投射到不同的下游腦區(qū)—腹側(cè)被蓋區(qū)（ventral tegmental area，VTA）與中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)（periaqueductal gray，PAG），分別編碼“獎(jiǎng)賞”和“厭惡”反應(yīng)，并且參與應(yīng)激導(dǎo)致的抑郁樣行為。該成果不僅揭示了應(yīng)激條件下情緒編碼失衡導(dǎo)致抑郁樣行為的神經(jīng)機(jī)制，也為理解先天情緒處理的神經(jīng)機(jī)制提供了新視角。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，小鼠在面對(duì)獎(jiǎng)賞或厭惡刺激時(shí)，丘腦束旁核神經(jīng)元被明顯激活。通過(guò)TRAP 2系統(tǒng)聯(lián)合c-Fos（即早蛋白）免疫熒光染色，在單細(xì)胞水平發(fā)現(xiàn)PF腦區(qū)存在兩群分離的神經(jīng)元，分別被獎(jiǎng)賞性和厭惡性刺激所激活。光遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明這兩群神經(jīng)元的激活對(duì)于不同效價(jià)情緒的反應(yīng)是必要且充分的。在接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)中，他們利用神經(jīng)環(huán)路示蹤技術(shù)，發(fā)現(xiàn)這兩群神經(jīng)元分別投射到VTA和PAG。為驗(yàn)證這兩條環(huán)路在情緒效價(jià)編碼中的因果關(guān)系，研究者通過(guò)光遺傳學(xué)技術(shù)分別調(diào)控PF-VTA與PF-PAG通路，發(fā)現(xiàn)激活PF-VTA通路可有效促進(jìn)獎(jiǎng)賞行為，而激活PF-PAG通路則誘發(fā)典型的厭惡回避行為，明確了這兩條環(huán)路在情緒效價(jià)編碼中的因果作用。

最后，通過(guò)構(gòu)建慢性束縛應(yīng)激導(dǎo)致的抑郁樣小鼠模型，研究者探究了PF腦區(qū)相關(guān)環(huán)路在抑郁樣行為發(fā)生中的作用。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)基于神經(jīng)環(huán)路的特定神經(jīng)元樹(shù)突棘密度分析和電生理技術(shù)觀察到這兩類神經(jīng)元在應(yīng)激后的功能失衡：投射至VTA編碼獎(jiǎng)賞的PF神經(jīng)元在應(yīng)激后活性顯著降低，而投射至PAG編碼厭惡的PF神經(jīng)元在應(yīng)激后過(guò)度激活。應(yīng)激后PF中這兩類神經(jīng)元活性的異常改變與小鼠的抑郁樣行為密切相關(guān)，通過(guò)光遺傳校正這兩類神經(jīng)元在應(yīng)激后的活性失衡，可有效改善抑郁樣行為。

該研究在丘腦束旁核層面揭示了情緒效價(jià)編碼的神經(jīng)機(jī)制，闡明了PF-VTA/PAG環(huán)路在應(yīng)激導(dǎo)致抑郁樣行為的關(guān)鍵作用。研究不僅深化了我們對(duì)大腦情緒處理機(jī)制的理解，也為開(kāi)發(fā)針對(duì)情感障礙的神經(jīng)環(huán)路特異性干預(yù)策略提供了新方向。

PF腦區(qū)編碼情緒效價(jià)及在應(yīng)激導(dǎo)致抑郁樣行為中的作用

本論文第一作者為山東大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士研究生陳佩佩，山東大學(xué)陳哲宇教授為本文通訊作者。山東大學(xué)齊魯醫(yī)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)中心滕帥文、陳曉琳，山東大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院研究生姚鐘笑、高士濱、車瑛瑛、池潤(rùn)豐等參與此研究。此研究還得到了濱醫(yī)附院醫(yī)學(xué)研究中心王建功老師及山東大學(xué)齊魯醫(yī)院神經(jīng)外科張迪教授的大力支持。

原文鏈接：https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(25)01253-7

制版人：十一

參考文獻(xiàn)

1 Hayes, D. J., Duncan, N. W., Xu, J. & Northoff, G. A comparison of neural responses to appetitive and aversive stimuli in humans and other mammals.Neuroscience and biobehavioral reviews45, 350-368, doi:10.1016/j.neubiorev.2014.06.018 (2014).

2 Kim, R., Ananth, M. R., Desai, N. S., Role, L. W. & Talmage, D. A. Distinct subpopulations of ventral pallidal cholinergic projection neurons encode valence of olfactory stimuli.Cell reports43, 114009, doi:10.1016/j.celrep.2024.114009 (2024).

3 Jikomes, N., Ramesh, R. N., Mandelblat-Cerf, Y. & Andermann, M. L. Preemptive Stimulation of AgRP Neurons in Fed Mice Enables Conditioned Food Seeking under Threat.Current biology :CB 26, 2500-2507, doi:10.1016/j.cub.2016.07.019 (2016).

4 Penzo, M. A. & Gao, C. The paraventricular nucleus of the thalamus: an integrative node underlying homeostatic behavior.Trends in neurosciences44, 538-549, doi:10.1016/j.tins.2021.03.001 (2021).

5 Vertes, R. P., Linley, S. B. & Rojas, A. K. P. Structural and functional organization of the midline and intralaminar nuclei of the thalamus.Frontiers in behavioral neuroscience16, 964644, doi:10.3389/fnbeh.2022.964644 (2022).

6 Kirouac, G. J. Placing the paraventricular nucleus of the thalamus within the brain circuits that control behavior.Neuroscience and biobehavioral reviews56, 315-329, doi:10.1016/j.neubiorev.2015.08.005 (2015).

7 Ma, J. et al. Convergent direct and indirect cortical streams shape avoidance decisions in mice via the midline thalamus.Nature communications15, 6598, doi:10.1038/s41467-024-50941-6 (2024).

BioArt

Med

Plants

人才招聘

學(xué)術(shù)合作組織

（*排名不分先后）

轉(zhuǎn)載須知

【非原創(chuàng)文章】本文著作權(quán)歸文章作者所有，歡迎個(gè)人轉(zhuǎn)發(fā)分享，未經(jīng)作者的允許禁止轉(zhuǎn)載，作者擁有所有法定權(quán)利，違者必究。