腹侧苍白球GABA能神经元抑制通过去抑制侧缰核增强对习得性威胁线索的情境适应性防御反应

《Neurobiology of Stress》：Ventral Pallidum GABA Neuron Inhibition Augments Context-Appropriate Defensive Responses to Learned Threat Cues

本研究针对腹侧苍白球（VP）内GABA能神经元（VPGABA）在调控负性动机中的作用这一前沿问题，通过化学遗传学技术特异性抑制VPGABA神经元，发现其抑制能显著增强大鼠对已习得的局部威胁（电击探针）和听觉线索威胁的主动（刨埋）和被动（僵直）防御反应，而不影响威胁记忆的新形成。研究进一步揭示该行为学效应伴随外侧缰核（LHb）及VP内非GABA能（可能为谷氨酸能）神经元Fos表达的增强，提示VPGABA神经元通过抑制下游厌恶相关环路（如LHb）来“约束”威胁反应，以确保奖赏寻求行为的优先执行。该发现深化了对动机平衡神经环路的理解，为成瘾、抑郁等精神障碍的干预提供了新靶点。

　　

大脑如何在不同情境下权衡“趋利”与“避害”，是神经科学领域的核心问题之一。腹侧苍白球（Ventral Pallidum, VP）作为基底前脑的关键节点，传统上因其在奖赏处理和成瘾中的核心作用而备受关注。然而，VP是一个由不同神经递质表型的神经元混合构成的复杂脑区，其中γ-氨基丁酸（GABA）能神经元被认为主要驱动奖赏寻求行为，而混杂其间的谷氨酸（Glutamate）能神经元则更多地参与厌恶和回避反应。这种“奖赏-厌恶”的细胞功能二分法是否绝对？VP^GABA神经元是否仅仅促进“趋利”，而对“避害”过程没有影响？这些问题尚不完全清楚。发表在《Neurobiology of Stress》上的这项研究，对VP^GABA神经元的功能提出了新的见解，揭示其在调控防御性威胁反应中扮演着此前未被充分认识的“约束”角色。

为了探究VP^GABA神经元在习得性威胁反应中的作用，研究人员开展了一系列精巧的实验。他们利用GAD1:Cre转基因大鼠，在VP特异性表达抑制性DREADD（hM4Di），从而能够通过注射CNO（氯氮平-N-氧化物）来化学遗传学地抑制VP^GABA神经元的活性。研究团队设计了两类行为学范式来评估不同类型的防御反应：一是针对局部化、空间性威胁的“电击探针测试”，大鼠学会将一个特定探针与足底电击关联后，会表现出主动的防御行为（如用垫料埋葬探针）；二是针对时间性、线索化威胁的“听觉条件性恐惧”范式，一个先前预测足底电击的听觉线索会引发被动的防御行为（即僵直）。

研究的关键发现是，抑制VP^GABA神经元选择性地增强了情境适宜的防御反应，但并未一致地影响新的威胁学习。具体而言，在表达测试中，抑制VP^GABA神经元的大鼠，面对先前与电击关联的非激活探针时，其主动的刨埋行为（包括持续时间、次数和垫料堆高度）显著增加；而在面对预测电击的听觉线索时，其被动僵直行为也显著增强。重要的是，这种增强效应是威胁特异性的，因为在没有威胁线索的情况下，抑制VP^GABA神经元本身并不会引发这些防御行为。此外，抑制VP^GABA神经元并不影响大鼠对威胁线索的初始学习或对非条件性威胁（如仍在通电的探针）的直接反应，表明其作用点在于调节已习得威胁线索所激发的动机状态，而非感觉处理或记忆形成本身。

为了揭示行为变化背后的神经机制，研究者检测了相关脑区的神经活动标志物c-Fos。结果发现，抑制VP^GABA神经元增强了威胁刺激所引发的LHb神经活动。同时，在VP内部，抑制GABA能神经元后，那些未被病毒标记的、推定的非GABA能（可能为谷氨酸能）神经元的威胁诱导性Fos表达也显著增加，并且这部分神经元的活性与LHb的活性呈正相关。然而，VP内胆碱能神经元（VP^ChAT）的活动以及另一个VP输出靶点——背内侧丘脑（Mediodorsal Thalamus, MDT）的活动则未受显著影响。这些结果提示，VP^GABA神经元可能通过直接抑制LHb，和/或通过局部抑制VP内厌恶相关的非GABA能神经元（如谷氨酸能神经元），从而在正常情况下“压制”威胁反应环路。当VP^GABA神经元被抑制时，这些下游的厌恶通路被“去抑制”，从而放大了威胁反应。

本研究主要采用了以下关键技术方法：使用GAD1:Cre大鼠模型实现在VP^GABA神经元中Cre依赖性地表达抑制性DREADD（hM4Di）受体；通过腹腔注射CNO进行化学遗传学神经元抑制；运用行为学范式（电击探针防御埋葬和听觉线索条件性恐惧）评估主动与被动防御反应；采用免疫组织化学方法（Fos蛋白染色结合mCherry标记）量化特定神经元群体（VP^GABA、推定VP^nonGABA、VP^ChAT）及下游脑区（LHb, MDT）的神经活动。实验动物为Long Evans大鼠的GAD1:Cre品系及其野生型同窝对照。

研究结果详述如下：

3.1. VP DREADD表达分析

病毒注射和表达验证确认hM4Di DREADD/mCherry载体在GAD1:Cre大鼠的VP^GABA神经元中实现了特异性、定位良好的表达，其轴突投射可在LHb和MDT等VP输出靶点被观察到。

3.2. VP^GABA抑制增强对局部化威胁的主动防御反应

在电击探针恐惧表达测试中，抑制VP^GABA神经元显著增加了GAD1:Cre大鼠对先前习得的威胁探针的主动防御埋葬行为（如埋葬持续时间、次数），而对探针探查等非防御行为无影响。结论：VP^GABA神经元活动抑制会增强对空间性、局部化威胁线索的主动防御反应。

3.3. VP^GABA抑制不改变对电击探针恐惧的获得

在恐惧获得阶段（即大鼠学习探针-电击关联时）抑制VP^GABA神经元，并不影响大鼠在获得阶段或后续记忆测试阶段对威胁探针的防御反应。结论：VP^GABA抑制并不一致地影响对威胁本身的无条件反应，或关于此威胁的记忆形成/巩固。

3.4. VP^GABA抑制增强对听觉威胁线索的被动防御反应（僵直）

在听觉条件性恐惧表达测试中，抑制VP^GABA神经元增强了GAD1:Cre大鼠对低强度电击配对线索的僵直反应（包括在线索呈现期间和线索后间隔期），而对高强度电击配对线索引发的僵直（可能因天花板效应）影响较小。结论：VP^GABA抑制也能增强对时间性、线索化威胁的被动防御反应。

3.5. VP^GABA抑制对神经活动的影响

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  对VP传出靶点Fos的影响：威胁暴露增加了LHb的Fos表达，而VP^GABA抑制进一步增强了这种威胁诱导的LHb活动，但对MDT无显著影响。结论：VP^GABA抑制特异性增强了威胁信号在厌恶相关脑区LHb（而非MDT）中的神经表征。
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  对VP内部神经元群体Fos的影响：CNO处理降低了mCherry标记的VP^GABA神经元自身的Fos表达（验证了抑制有效性）。威胁暴露激活了推定VP^nonGABA神经元，而VP^GABA抑制选择性地在威胁存在时进一步增强了这部分神经元的活性。VP^ChAT神经元活动未受威胁或抑制操作的显著影响。结论：VP^GABA抑制可能通过去抑制机制，增强了VP内非GABA能（可能为谷氨酸能）神经元对威胁的反应。
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  VP亚群与传出靶点活动的相关性：推定VP^nonGABA神经元的Fos与LHb的Fos呈正相关，而VP^GABA或VP^ChAT神经元活动与LHb活动无此相关性。结论：VP内非GABA能神经元的活动与下游LHb的厌恶信号处理密切相关，支持了VP内部细胞类型间通过局部环路影响下游功能的假说。

研究结论与讨论部分归纳如下：

本研究首次清晰地揭示了VP^GABA神经元在调节习得性负性动机中的关键作用。结果表明，VP^GABA神经元不仅直接促进奖赏寻求，还通过抑制适当的防御反应来间接支持奖赏导向的行为。这种“去抑制”机制可能涉及对下游厌恶中枢（如LHb）的直接抑制，和/或对VP内共存的厌恶相关神经元（如谷氨酸能神经元）的局部抑制。这一发现修正了将VP^GABA神经元功能简单归为“奖赏促进”的二分法观点，强调了其在动机冲突解决和适应性行为选择中更精细的调节作用。该研究为理解皮层下动机平衡环路的运作机制提供了新视角，尤其揭示了在面临环境威胁时，神经系统如何优先保障奖赏寻求行为的神经基础。由于动机系统失衡是成瘾、抑郁、焦虑等多种精神障碍的核心特征，阐明VP^GABA神经元在平衡“趋利”与“避害”中的具体机制，可能为发展针对这些疾病的新干预策略提供重要的理论依据和潜在靶点。