次级运动皮层编码厌恶信号，并对小鼠的运动序列学习过程发挥抑制作用

《Acta Physiologica》：The Secondary Motor Cortex Encodes Aversive Signals and Exerts an Inhibitory Control of Motor Sequence Learning in Mice

次级运动皮层（M2）神经元编码负性动机信号，光遗传激活抑制运动序列学习并降低动机强度，揭示M2通过负性动机调控运动输出的机制。

　　

摘要

研究目的

次级运动皮层（M2）参与行为规划、运动准备以及按特定顺序执行复杂的运动序列。然而，M2神经元编码的神经信号的性质（即奖励或厌恶信号）及其对运动序列学习的行为影响仍不清楚。本研究旨在阐明这些信号的性质及其在运动行为中的调节作用。

方法

我们在小鼠进行条件反射实验和运动序列学习任务时，结合使用了体内光纤光度测量技术和光遗传学方法。记录了M2神经元、PV⁺中间神经元以及VgluT2⁺投射神经元在奖励（蔗糖）和厌恶刺激（足部电击、LiCl）作用下的钙信号变化。此外，在运动序列学习任务中，通过光遗传学方法激活了M2神经元。进一步通过渐进比率测试和开放场测试来分析行为结果，以区分动机效应和直接的运动效应。

结果

M2神经元，包括PV⁺和VgluT2⁺亚群，一致地编码了厌恶信号，对奖励表现出负面反应，对厌恶刺激表现出正面反应。关键的是，在奖励呈现过程中激活M2神经元显著抑制了运动序列的启动和执行。这种行为障碍是由于动机强度降低所致，表现为杠杆按压次数减少以及渐进比率测试中的阈值降低。

结论

M2神经元编码的厌恶信号在功能上降低了奖励的价值，从而减少了动机并抑制了运动序列的学习。这些结果表明M2是神经回路中的一个关键节点，它根据负面的动机价值来调节运动输出。

重点要点

• M2神经元编码厌恶信号： 次级运动皮层（M2）中的神经元，包括PV⁺中间神经元和VgluT2⁺投射神经元，对奖励（蔗糖）表现出负面反应，对厌恶刺激（足部电击或LiCl）表现出正面反应。
• 运动序列学习的抑制： 在奖励呈现过程中激活M2神经元会抑制运动序列的启动和执行。
• 奖励价值降低的机制： M2神经元激活引起的行为障碍是由于动机强度降低，而非直接的运动能力受损。
• 适应性调节作用： M2作为关键节点，根据负面的动机价值来调节运动输出，将厌恶处理与运动控制联系起来。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究发现的原始数据可在支持信息中获取。其他所有数据可向相应作者请求获取。