Nat Neurosci | 肖雄/邓菡菲/徐富强/肖雷团队合作揭示基底神经节调控刺激显著性的神经环路机制

在复杂多变的外部环境中，大脑每时每刻都会接收大量感官信息。然而，并非所有信息都会被同等处理。某些刺激会因为其物理特征、当前内部动机状态或行为相关性而从环境中“脱颖而出”，优先获得大脑的注意、加工和记忆。这类刺激通常被称为“显著性刺激”（salient stimuli）。如何从海量信息中快速判断“什么更重要”，并据此调整学习、决策和行为，是大脑实现适应性行为的基本能力，也是理解情绪、成瘾和精神疾病的重要科学问题。

2026年6月26日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心肖雄团队、复旦大学脑科学研究院邓菡菲团队、中国科学院深圳先进技术研究院徐富强团队以及复旦大学脑科学研究院肖雷团队合作，在Nature Neuroscience期刊在线发表题为Striatal control of amygdalar acetylcholine release during salience-associated processing的研究论文。研究发现，伏隔核（nucleus accumbens, NAc）中D1和D2两类神经元可通过相反的环路机制调控杏仁核乙酰胆碱释放，从而动态调节大脑对刺激显著性的表征，并进一步影响强化学习行为。该发现不仅拓展了纹状体 D1/D2通路在运动控制和奖赏/厌恶价值调节中的经典认识，也为理解大脑如何根据环境和内部状态为外界信息赋予“重要性”提供了新的神经环路机制。

基底神经节是调控动作选择、强化学习和动机行为的重要脑区。其中，纹状体 D1 和 D2 神经元长期被认为分别参与直接通路和间接通路，在运动控制中发挥相反作用；同时，近年来的研究也提示 D1 和 D2 神经元在奖赏和厌恶相关学习中具有不同贡献。然而，真实环境中的行为决策并不只是判断刺激是“好”还是“坏”，大脑还需要判断刺激是否“重要”、是否值得被优先注意、学习和记忆。D1 和 D2 神经元是否也参与这种跨越奖赏和厌恶的显著性表征，此前仍缺乏明确的环路机制解释。

研究团队首先检验了基底外侧杏仁核（basolateral amygdala, BLA）中乙酰胆碱（acetylcholine, ACh）信号对显著性的动态表征。研究人员通过改变偶联学习任务结构、调节动物渴水状态等方式，系统检测小鼠 BLA 中 ACh 信号如何随环境和内部状态变化而改变。结果发现，BLA 中的 ACh 信号能够动态反映刺激的显著性：当刺激对动物当前行为更重要时，ACh 信号增强；当刺激的重要性降低时，ACh 信号也随之减弱。这表明，BLA 中的 ACh 信号并不是简单反映外部刺激的客观属性，也不是单纯编码奖赏或厌恶价值，而是根据当前任务需求、内部动机状态和过往经验，对刺激的重要性进行动态赋值。

进一步，为解析 BLA 中 ACh 信号的上游调控机制，研究团队结合神经示踪、光遗传学、脑片电生理和在体钙信号记录等方法，发现投射至 BLA 的胆碱能纤维主要来源于基底前脑无名质（substantia innominata, SI）亚区。与此同时，NAc 中的 D1 和 D2 表达神经元均可密集投射至 SI 区域。进一步记录显示，这两类 NAc 神经元在 SI 中的投射末端对显著性刺激呈现出明显不同的活动模式。

环路解析实验表明，NAc D1 和 D2 神经元通过不同的突触连接方式，对 SI 胆碱能神经元产生相反调控作用。其中，D1 通路主要通过去抑制机制增强 SI 胆碱能神经元活动，而 D2 通路则通过直接抑制机制降低 SI 胆碱能神经元活动。两条通路由此以相反方向调节 BLA 中的 ACh 释放水平，进而影响刺激显著性的神经表征。进一步结合光遗传操控、行为学分析和药理学实验，研究团队发现，分别操控 NAc D1 或 D2 神经元到 SI 区域的投射末端，可以相反地影响小鼠在偶联学习任务中的学习进程。这一结果说明，NAc–SI–BLA 环路不仅参与显著性信息的神经表征，也直接影响动物如何根据重要经验更新行为。

该研究的重要意义在于，它从“信息重要性赋值”这一更一般的大脑功能出发，拓展了对纹状体 D1/D2 神经元功能分工的经典认识。传统观点主要从两方面理解 D1 和 D2 神经元的相反作用：一是在运动控制中，D1 相关直接通路促进动作输出，而 D2 相关间接通路抑制动作输出；二是在强化学习和情绪行为中，D1 和 D2 神经元分别与奖赏和厌恶价值处理密切相关。本研究进一步揭示，腹侧纹状体中的 D1 和 D2 表达神经元还可以通过相反的环路机制调控基底前脑胆碱能系统，从而控制杏仁核对显著性刺激的动态表征。换言之，D1/D2 通路不仅参与“做不做动作”或“趋近/回避”的调控，也参与判断外界信息是否足够重要、是否应当被优先处理、学习和记忆。

从更广泛的意义上看，该研究为理解大脑如何在复杂环境中筛选关键信息提供了新的机制框架。显著性判断是学习、决策、注意和情绪调控的共同基础。无论是寻找奖赏、规避危险，还是在不断变化的环境中更新行为策略，大脑都需要持续评估外界刺激与当前目标之间的关系。因此，NAc–SI–BLA 环路可能代表了一类将动机状态、经验记忆和行为学习整合起来的关键神经机制。

综上，该研究系统揭示了腹侧纹状体通过基底前脑胆碱能系统调控杏仁核显著性表征的神经环路机制。该发现为理解大脑如何根据环境变化和内部状态动态评估刺激重要性提供了新的理论视角，也为解析学习异常、情绪障碍、成瘾等精神疾病中的信息赋值异常提供了重要切入点。

中国科学院深圳先进技术研究院陈爱晓博士、脑科学与智能技术卓越创新中心博士研究生李云静（福建医科大学联培）、复旦大学博士研究生朱航飞和复旦大学博士研究生崔潇为该论文的共同第一作者。脑科学与智能技术卓越创新中心肖雄研究员、复旦大学邓菡菲研究员、中国科学院深圳先进技术研究院徐富强研究员以及复旦大学肖雷研究员为共同通讯作者。脑科学与智能技术卓越创新中心博士研究生顾寒梅、潘彦妮、翁艳红，福建医科大学叶钦勇教授团队，西湖大学李波教授团队也为本研究做出了重要贡献和支持。

肖雄团队长期聚焦运动控制、决策行为的神经机制研究，并拓展脑机接口神经可塑性与脑启发人工智能等交叉方向。现公开招聘博士后，提供优厚待遇和良好发展支持，欢迎感兴趣的申请者邮件联系。

https://www.nature.com/articles/s41593-026-02353-6

制版人： 十一

学术合作组织

（*排名不分先后）

战略合作伙伴

（*排名不分先后）

推荐直播

转载须知

【非原创文章】本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经作者的允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘

点击主页推荐活动

关注更多最新活动！