研究背景：

    中央杏仁核（central amygdala, CeA）是杏仁核复合体中区分积极和厌恶信号的重要结构，也在食欲行为中起到调节作用。CeA可进一步被细分内侧中央核（CeM）、中央囊区（CeC）和外侧中央核（CeL）。CeL主要接收基底外侧杏仁核（basolateral amygdala, BLA）前部的信息输入，与厌恶或食物相关刺激的处理有关，CeM负责杏仁核复合体的信息输出，接收CeL的抑制性信息输入和BLA后部的投射，能被食欲刺激激活。已有研究表明CeA环路的活动对于各种类型食欲行为的表达是必要的，但在食欲学习过程中CeA神经元可塑性的变化是未知的。

科学问题：

    暴露于自然和药物奖励的环境后，CeA神经元的突触可塑性会有怎样的变化？

内容概括：

    作者采用蔗糖水模拟自然奖赏，分别给与两组小鼠连续7天每天两小时的普通饮用水或蔗糖水，另外，给与第三组小鼠连续6天每天两小时的饮用水，第7天改为糖水。通过统计第7天饮水时长验证小鼠确实更偏好食用甜味液体（图1B）。另一方面，作者采用腹腔注射20mg/kg盐酸可卡因盐溶液作为药物奖励，并采用上述相同的分组处理方式，监测三组小鼠运动情况。通过统计第7天的运动距离，作者发现可卡因注射总数越多，小鼠的运动距离越长（图1D）。

Fig1：自然和药物奖励暴露的行为结果

Fig2：糖和可卡因暴露后CeA中c-Fos和Arc蛋白的表达

    为了探究自然和药物奖励对CeM和CeL在细胞水平上的影响，作者对糖水或可卡因暴露后的小鼠急性脑切片进行了电生理记录，评估CeM 和 CeL的沉默突触数量的变化。在成年大脑中，这些未成熟的突触与酒精和可卡因成瘾的发展有关。电生理记录发现，在CeM中，可卡因注射和蔗糖消耗均可导致突触沉默，而在CeL中，只有在可卡因注射后才能观察到沉默突触比例的增加。

Fig3：暴露于自然和药物奖励后CeA中产生沉默突触

    前人研究发现在伏隔核中由可卡因诱导的沉默突触可通过两种相反的途径发生：突触发生(导致网络加强)或AMPA受体（AMPAR）内化(导致突触回路减弱)。当新的、由可卡因诱导的沉默突触产生时，它们最初在表面表达含有GluN2B的NMDA受体，随后该亚基被其他亚基取代。因此，GluN2B亚基可以作为新突触连接的标记物，并可用于确定沉默突触的起源。GluN2B亚基的存在减缓了由NMDAR介导的兴奋性突触后电流（excitatory postsynaptic currents，EPSCs）的衰减。因此，为了检查暴露于不同奖励后的小鼠中是否存在含有 GluN2B 的NMDA受体，作者检测了暴露于不同奖励后，CeM和CeL神经元中NMDA受体的EPSC衰变时间。他们发现在暴露于两种类型奖励后，CeM中NMDA受体介导的电流衰减时间增加，表明存在GluN2B，而在CeL中未观察到NMDA受体介导的电流动力学的变化。为了进一步证实衰退时间的增加与GluN2B的表达相对应，作者还进行了免疫组化，并观察到糖水或可卡因可导致CeM中GluN2B表达增加，但在CeL中没有观察到这种变化。这与电生理记录结果一致。

Fig4：自然和药物奖励触发NMDARs的GluN2B亚基的表达

    沉默突触水平的增加和NMDA受体介导的电流衰减时间无变化，都暗示在可卡因暴露后CeL中突触强度降低和LTD的发生。因此，为了确认CeL中由可卡因诱导的LTD的存在，作者记录了CeL中由AMPA受体介导的自发的EPSC（sEPSC）。作者发现sEPSC的振幅和频率降低，其中振幅降低表明突触 AMPAR 水平降低，而频率降低则表明突触数量减少、兴奋性输入减少和存在沉默突触。另一方面，在可卡因暴露后，CeM中的sEPSC振幅和频率增加，这表明突触连接的数量和强度增加。

Fig5：可卡因暴露对CeM和CeL自发活动的相反影响

    在细胞水平上的研究结果表明，CeM 的可塑性参与了自然和药物两种奖励的处理。为了进一步探究CeM的活性是如何促进奖励相关行为的，作者使用化学遗传学操纵CeM神经元活性。他们发现抑制CeM可降低小鼠对糖水的消耗，但对可卡因诱导的运动活动没有影响；令人惊讶的是，激活CeM，在实验的前2天内，可卡因注射也未能提高运动记录，小鼠对甜水的消耗也未有提高，但是最终小鼠体现出了对糖水的偏好以及运动距离的上升。在完成行为学测试后，作者进一步通过免疫组化评估c-Fos表达水平。他们发现抑制CeM，在糖水或可卡因暴露后，c-Fos阳性细胞的数量没有变化；而激活CeM，在两种奖励暴露后，c-Fos表达都有显著升高。

文章结论：

    处理成瘾和自然愉快的刺激所涉及的通路并不完全重叠。药物(可卡因)和自然(糖水)奖励都可以引起CeM中可塑性的变化，其中沉默突触的产生增强了其兴奋性输入；然而，只有可卡因才会引起CeL突触可塑性的变化，其中沉默突触的产生导致其兴奋性输入的减弱。

作者简介：

Anna Beroun，波兰科学院Nencki实验生物学研究所

主要研究：药物（酒精、可卡因等）对突触可塑性的影响。

近年来有多项工作发表于Molecular psychiatry、Nature Neuroscience、Cell Reports等。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.113036

注：本文仅为作者个人解读，如有纰漏，请参照原文。

撰文：王倩

审核：刘嵘

编辑：成美君