焦虑也能传染？ 华中科技大学张培/田波团队揭示VTA-ACC多巴胺环路调控焦虑差异观察学习机制

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2025年6月12日，华中科技大学基础医学院张培副教授/田波教授（现武汉科技大学）团队在Neuropsychopharmacology发表：VTA-ACC dopaminergic circuit mediates trait anxiety-related observational learning of social avoidance in male mice，揭示了VTA-ACC多巴胺能环路介导雄性小鼠特质焦虑相关的社交回避观察学习。

社交动物常常面临环境和社交压力，但不同特质焦虑水平的个体如何应对这些压力，以及特质焦虑与社交认知之间的神经生物学联系，目前尚不完全清楚。本研究中，研究人员根据雄性小鼠在旷场测试中对高平台暴露的焦虑反应，将其分为高特质焦虑（HTA）和低特质焦虑（LTA）两组。在基于观察学习的替代性社交挫败应激（VSDS）模型中，HTA小鼠对CD1攻击者的社交回避行为比LTA小鼠更少。光纤记录结果显示，在环境压力下，HTA小鼠的腹侧被盖区多巴胺能神经元（VTADA）活动更高；而在社交压力下，LTA小鼠的VTADA神经元活动更强。病毒示踪实验揭示了VTADA神经元与前扣带皮层（ACC）之间的连接关系。光遗传学和化学遗传学操作表明，VTA-ACC多巴胺能环路对于在HTA和LTA小鼠中诱导VSDS引起的社交回避行为是必要的。转录组测序分析提示，VTA区域的神经炎症信号可能是导致HTA与LTA小鼠差异的关键因素。因此，本研究揭示了雄性小鼠中与特质焦虑相关的社交回避行为观察学习的神经环路机制，并为特质焦虑的形成提供了潜在的分子机制。

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图一 与LTA雄性小鼠相比，HTA雄性小鼠在VSDS诱导下表现出较弱的社交回避行为

为了将野生型小鼠分为不同的特质焦虑组，研究人员让52只雄性小鼠在高平台上暴露30分钟，随后在第1天进行旷场测试。根据小鼠在中心区域停留的时间，将其分为四组：高特质焦虑组（HTA，最低的25%）、中间特质焦虑1组（ITA1，25%-50%）、中间特质焦虑2组（ITA2，50%-75%）和低特质焦虑组（LTA，最高的25%）。HTA小鼠在中心区域的探索时间、移动距离和进入次数均低于LTA小鼠。然而，在旷场测试中测量的总体运动活性（总移动距离）在HTA和LTA小鼠之间没有差异。为了确定这些差异是否持续存在，小鼠在第2天休息24小时后，于第3天再次进行了旷场测试。结果显示，HTA和LTA小鼠在探索时间、移动距离和进入中心区域的次数方面不再表现出差异，表明高平台引发的焦虑样行为是可逆的。为了探讨旷场测试经验对特质焦虑分类的影响，研究人员在高平台暴露前24小时先进行了一次旷场测试，结果未发现四组之间有显著差异。接下来，为了研究特质焦虑对观察学习的影响，研究人员建立了VSDS诱导的社交回避行为模型，HTA或LTA雄性小鼠与同种小鼠共同饲养7天。在评估社交回避行为之前，分别检测了小鼠的社交偏好和社交新颖性。HTA和LTA小鼠在社交偏好和社交新颖性测试中均表现出一致的社交倾向，表明特质焦虑水平不影响其社交能力和对新奇社交对象的反应。次日，研究人员进行了社交回避测试以检测小鼠与CD1攻击者的基础社交互动情况。HTA和LTA小鼠在社交时间、移动距离、进入互动区域的次数以及社交互动指数方面均无显著差异，说明在经历VSDS之前，两组小鼠在社交回避行为上并无差别。在接受为期5天的VSDS后，LTA小鼠在互动区域的停留时间、移动距离、进入次数及社交互动指数显著下降，而HTA小鼠在这些指标上仍维持较高水平。这一结果在另一组小鼠中也得到了验证。此外，研究人员还检测了四个特质焦虑组的小鼠，发现随着特质焦虑水平降低，VSDS诱导的社交回避行为增强。同时，研究人员也在雌性小鼠中进行了类似的实验。结果显示，雌性小鼠也可被分为HTA和LTA组，但在VSDS诱导的社交回避行为上，HTA和LTA雌性小鼠之间未见明显差异。综上所述，HTA雄性小鼠在VSDS后表现出较弱的社交回避行为，提示其在观察学习方面可能存在缺陷。

图二 HTA雄性小鼠在环境压力下表现出更高的多巴胺能神经元活动

为了研究HTA和LTA雄性小鼠在高平台暴露前后引发焦虑的环境中腹侧被盖区多巴胺能神经元（VTADA）的活动情况，研究人员通过注射AAV2/9-DIO-GCaMP6m和AAV2/9-TH-Cre病毒在VTADA神经元中特异性表达GCaMP6m。两周后，在相同脑区植入光纤，并分别在第1天和第2天的旷场测试和高架十字迷宫测试（EPM）中同步记录钙信号变化。统计结果显示，在OFT中心区域的停留时间、总荧光信号以及时间校正后的荧光变化方面，HTA与LTA小鼠之间均无显著差异。同样地，尽管在HTA和LTA小鼠的EPM开臂和闭臂之间观察到了钙信号差异，但在两组之间的开臂区域并无明显区别。同时，当分析HTA或LTA小鼠进入OFT中心区域或EPM开臂时的钙信号变化时，也未发现显著差异。在经历高平台暴露之后，再次进行光纤记录以检测OFT和EPM中的神经元活动。与HTA小鼠相比，LTA小鼠在OFT中心区域的停留时间更长，且时间校正后的VTADA神经元荧光变化较低；这一差异在EPM开臂中更为显著。类似的，在分析小鼠进入OFT中心区域或EPM开臂时的钙信号变化时，也得到了一致的结果。这些结果表明，在高平台暴露后的环境应激条件下，HTA雄性小鼠的VTADA神经元表现出更强的激活反应。

图三 在LTA雄性小鼠中抑制VTADA-ACC环路，而在HTA雄性小鼠中激活该环路，对VSDS诱导的社交回避行为产生了相反的影响

为了研究抑制VTADA-ACC环路是否能降低LTA雄性小鼠在VSDS中诱发的社交回避行为，研究人员将AAV2/9-DIO-NpHR-mCherry和AAV2/9-TH-Cre病毒双侧注射到VTA并在ACC植入光纤。随后，LTA小鼠接受连续多天的VSDS处理，并在第5天进行社交回避测试。在每天的VSDS过程中，部分小鼠接受黄光刺激（ON组），另一部分则不接受光刺激（OFF组）。结果显示，与OFF组相比，ON组小鼠表现出显著增强的社交回避行为。为了评估VTADA-ACC环路抑制对焦虑样行为的影响，研究人员在第6天进行了旷场测试和高架十字迷宫测试。ON组和OFF组在中心区域的停留时间、移动距离和进入次数等方面没有显著差异，在开臂中的表现也未见明显差别。这一实验结果在另一组小鼠中得到了重复验证，表明抑制VTADA-ACC环路可显著减少VSDS诱导的社交回避行为，但不影响焦虑样行为。接下来进一步研究激活VTADA-ACC环路对HTA雄性小鼠社交回避行为的影响。HTA小鼠在连续5天接受生理盐水或CNO腹腔注射30分钟后暴露于VSDS，并在第5天进行社交回避测试，第6天进行焦虑样行为测试。在社交回避测试中，CNO组小鼠在互动区域的停留时间、移动距离、进入次数以及社交互动指数均显著低于生理盐水组。与此同时，CNO注射并未影响小鼠在旷场测试或高架十字迷宫测试中的行为表现。这些发现表明，激活VTADA-ACC环路会增强HTA雄性小鼠在VSDS后的社交回避行为，但不会影响焦虑样行为。

综上所述，本研究揭示了VTADA-ACC环路在介导雄性小鼠特质焦虑相关的社交回避观察学习中的关键作用。这些发现加深了对特质焦虑相关社交认知的神经和分子机制的理解，为治疗伴有社交认知缺陷的神经精神疾病提供了新的思路和潜在的治疗靶点。

文章来源

https://doi.org/10.1038/s41386-025-02139-7