恐惧感从何而来？Wesson团队揭示BLA特定神经元平行通路靶向调控负情绪机制

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2025年6月13日，佛罗里达大学Daniel W. Wesson在Molecular Psychiatry发表：Directing negative emotional states through parallel genetically-distinct basolateral amygdala pathways to ventral striatum subregions，揭示了通过平行的、遗传学上不同的基底外侧杏仁核通路将负面情绪状态导向腹侧纹状体的不同亚区。

基底外侧杏仁核（BLA）包含多种类型细胞它们可以向其他脑区传递信息，从而引发情绪状态和行为的变化。BLA中的兴奋性神经元可以分为两大类，其中一类表达Ppp1r1b（编码蛋白磷酸酶1调节抑制亚基1B），该分子位于编码多巴胺受体D1和D2的基因（分别为Drd1和Drd2）的下游。Drd1+或Drd2+的BLA神经元在习得性和非习得性情绪反应中的作用尚不清楚。在此研究中，作者发现Drd1+和Drd2+的BLA神经元群体形成了两条并行的通路用于与腹侧纹状体之间的通信。这些神经元起源于BLA的基底核，投射至整个腹侧纹状体区域，并能够激活腹侧纹状体中的神经元。通过两种不同的行为测试，发现当这两条平行通路被激活或抑制时，它们对习得性和非习得性的情绪状态具有明显不同的影响；这种影响还取决于它们在腹侧纹状体中的突触位置：Drd1+和Drd2+的神经环路对负面情绪状态有着各自独特的作用。

图一 表达Drd1和Drd2的BLA神经元投射至腹侧纹状体

作者在Drd1-Cre和Drd2-Cre小鼠的NAc或TuS中注射了一种依赖Cre的逆行腺相关病毒并在之后观察BLA中是否存在mCherry标记的神经元。在两类小鼠的BLA中都发现了mCherry标记的细胞，表明这些神经元投射到腹侧纹状体。mCherry标记的细胞遍布整个基底外侧杏仁核从前到后的范围。为了量化空间分布并确定支配NAc和TuS的Drd1+和Drd2+BLA神经元群体的大小，对脑切片进行了免疫标记，同时检测NeuN和红色荧光蛋白DsRed（用于增强mCherry的荧光信号）。结果显示，绝大多数投射到腹侧纹状体的Drd1+和Drd2+神经元起源于BA。

图二 Drd1+和Drd2+BLA神经元支配整个腹侧纹状体的范围

为了探究BLA神经元在腹侧纹状体中的投射分布，作者在Drd1-Cre和Adora2a（A2a）-Cre小鼠的BLA中注射了一种编码synaptophysin-mRuby融合蛋白的腺相关病毒并由此追踪其投射路径。选择A2a-Cre小鼠进行所有顺行追踪实验，是为了在Drd2+神经元中获得最佳的突触前表达。A2a位于Drd2+神经元中多巴胺D2受体信号通路的下游；第二，A2a在纹状体投射神经元的突触前末端中富集。结果显示，在BLA中出现了GFP标记的神经元，表明病毒注射位置准确；同时在NAc和TuS中观察到mRuby标记的斑点，这些斑点代表来自BLA的Drd1+或A2a+神经元的突触连接。与A2a+神经元相比，Drd1+神经元的mRuby标记斑点更加明显。这些标记广泛分布在TuS的内外侧和前后端，并且在第2层尤为显著，这一层是细胞密度最高的区域。在NAc中，mRuby标记的斑点也遍布其内外侧和前后端，在NAc核心部和壳部之间的分布数量相当。接下来，作者进一步探究那些投射到TuS的BLA神经元是否也同时投射到NAc。在Drd1-Cre或A2a-Cre小鼠的TuS中注射一种逆行AAV-GFP病毒，在NAc中注射另一种逆行AAV-mCherry病毒，然后在BLA中检查是否存在同时表达GFP和mCherry的神经元。结果显示，大约50%投射到腹侧纹状体的Drd1+BLA神经元只投射到TuS，约29%只投射到NAc，约21%同时投射到这两个区域。而在A2a+的腹侧纹状体投射神经元中，约44%只投射到TuS，42%只投射到NAc，14%同时投射到两者。因此，有一部分BLA投射神经元可以同时支配腹侧纹状体的两个目标区域。综上所述，主要来源于杏仁核基底核的Drd1+和Drd2+神经元都投射到了腹侧纹状体。

图三 投射到腹侧纹状体的BLA Drd1+和Drd2+神经元可根据其投射目标的不同促进厌恶状态的产生

接下来，作者继续探究BLA中Drd1+和Drd2+神经元向腹侧纹状体输入的功能作用。采用光遗传学方法分别激活投射到NAc或TuS的Drd1+和Drd2+BLA神经元末梢，以判断这些通路是否会影响动物的回避或趋近行为。为此，在Drd1-Cre和A2a-Cre小鼠的BLA中单侧注射了表达hChR2-EYFP的Cre依赖腺相关病毒或仅表达EYFP的对照病毒，并在其同侧的NAc或TuS植入光纤。注射四周后，使用了一个三箱实时位置偏好/厌恶测试，在其中一侧箱子中给予光刺激来激活Drd1+或Drd2+BLA神经元末梢，而在中间和另一侧箱子中不给予光刺激。小鼠的位置通过红外光束进行追踪以触发光遗传刺激，并用视频记录以便后续分析。发现与刺激Drd2+BLA→NAc神经元末梢及EYFP对照组相比，刺激Drd1+BLA→NAc神经元末梢的小鼠在光刺激侧箱子中停留的时间更少。与未刺激侧相比，小鼠在受到Drd1+BLA→NAc神经末梢刺激的一侧箱子中停留的时间减少。同样地，作者发现刺激Drd2+BLA→TuS神经末梢的小鼠，在光刺激侧箱子中停留的时间也明显少于对照组。这些结果表明，分别激活投射到NAc的Drd1+和投射到TuS的Drd2+BLA神经元输入，会引发回避行为。

图四 激活（左）或抑制（右）Drd1+或 Drd2+ BLA神经元对NAc和TuS输入的行为效应

激活（左）或抑制（右）Drd1+ 或 Drd2+ BLA神经元向NAc和TuS输入所产生的行为效应。在这一神经环路中，由Drd1+和Drd2+BLA神经元群体所产生的并行通路，会根据其在腹侧纹状体中的投射靶区不同，对负性情绪状态产生不同的调控作用。

这项研究发现，在Ppp1r1b标记的BLA神经元类别中，Drd1+和Drd2+神经元形成了两条并行通路。当这些通路被激活或抑制时，会以突触位置依赖的方式影响情绪状态。其中Drd1+和Drd2+从BA→NAc与投射到BA→TuS的环路在调控负面情绪状态方面具有各自独特的作用。这项工作加深了对BLA中不同投射神经元类型及其靶点之间复杂相互作用的理解，揭示了大脑如何协调情绪反应的机制。

文章来源

https://doi.org/10.1038/s41380-025-03075-0