《Neuroscience Letters》：Chemogenetic regulation of direct and indirect pathway neurons in the dorsomedial striatum reshapes cocaine-induced conditioned place preference behaviors in mice
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可卡因通过改变DMS神经元特性形成环境关联记忆，激活D1或D2中间神经元均可破坏药物-语境联结并降低获得性偏好，抑制则增强 CPP 行为，揭示DMS中D1/D2神经元协同调控药物语境记忆的核心作用。
陈可|乔海发|左彦|赵先斌|王静|张继宇|张旭翔|杨晓航|吴宇伟|高克新|刁志军
中国中医科学院陕西中医药大学中医前沿交叉科学技术研究院，中国陕西省咸阳市712046
摘要
可卡因的奖赏特性通过改变神经元特性，与环境线索建立了强烈且持久的关联，从而导致了药物使用的强化和寻求行为。破坏这些关联可以减少渴望并预防复发。背内侧纹状体（DMS）参与奖赏处理和目标导向行为，但其在调节与可卡因相关的情境记忆中的具体作用仍不明确。为了阐明DMS在线索诱导的记忆检索中的作用，我们在雄性小鼠中采用了多种方法，包括条件性位置偏好（CPP）模型、行为评估、c-Fos免疫染色和化学遗传学方法。我们的研究发现，在四天的条件作用期后，再次暴露于CPP环境中的可卡因条件化小鼠的DMS中c-Fos+细胞数量增加，这与CPP评分呈正相关。与传统的拮抗模型相反，化学遗传学激活DMS中的D2受体神经元（D2-MSNs）或表达D1受体的神经元（D1-MSNs）显著破坏了药物-情境关联，并减少了习得的偏好，而抑制这些神经元则增强了CPP行为。这些发现表明DMS在介导药物-情境记忆检索中起着关键作用，为D1-和D2-MSNs在此过程中的功能提供了新的见解。调节DMS神经元的活动可能是重塑不适应的药物-情境关联的一种有前景的策略。
引言
可卡因是一种广泛滥用的精神刺激物，它通过破坏奖赏系统、突触可塑性和重塑神经回路，引发强烈的强化和奖赏效应，从而导致严重的疾病和死亡[1]。人类和动物研究的功能性脑成像表明，基底节回路的功能障碍与可卡因相关的奖赏和成瘾障碍有关[2]。作为基底节回路的关键节点，纹状体分为腹侧和背侧两个亚区。伏隔核（NAc）是腹侧纹状体的主要部分，负责奖赏处理和情绪调节。相反，背侧纹状体包括背内侧（DMS）和背外侧（DLS）亚区，参与认知功能，包括目标导向的寻求行为（DMS）[3]和习惯性行为（DLS）[2]。大量证据表明，可卡因的奖赏效应和有害效应与纹状体内GABA能中间棘状神经元（MSNs）的激活密切相关。这些GABA能MSNs约占纹状体神经元的95%，主要分为表达多巴胺D1受体（D1-MSNs）和D2受体（D2-MSNs）的神经元，通常被称为直接通路神经元和间接通路神经元[4]、[5]。
传统模型认为D1-MSNs介导正强化和奖赏行为，而D2-MSNs与抑制和厌恶反应相关，因此以拮抗的方式发挥作用[6]、[7]、[8]。例如，在NAc中特异性激活D1-MSNs或沉默D2-MSNs会增强对可卡因的偏好，而抑制D1-MSNs或激活D2-MSNs则会减弱这种偏好[9]。尽管NAc内的神经可塑性变化在自然奖赏和药物奖赏的处理中受到了大量研究，但背侧纹状体（尤其是DMS）在可卡因相关行为中的作用相对较少受到关注[10]。此外，D1-和D2-MSNs对基于奖赏的学习和运动控制的贡献可能因纹状体亚区的不同而异[4]、[5]。新的证据表明，这种传统的二分法可能过于简单化；在奖赏相关行为的启动过程中，DMS中的D1-和D2-MSNs可以同时被激活，从而产生协同效应[4]、[11]、[12]。因此，在不同的生理和病理条件下，尤其是可卡因-情境记忆检索中，DMS内这些MSNs的精确功能修饰仍然不清楚且存在争议。
为了阐明DMS在可卡因-情境记忆表达中的潜在作用，必须确定该区域是否介导了可卡因诱导的偏好行为，以及化学遗传学调节DMS中特定MSN亚群如何影响不适应的情境记忆检索。为此，我们在小鼠中使用了条件性位置偏好（CPP）模型。通过c-Fos免疫染色，我们评估了小鼠在再次暴露于可卡因相关环境后的DMS神经元激活情况。然后，使用化学遗传学方法调节DMS中的D1-和D2-MSNs活性，以明确它们对可卡因诱导的CPP行为的特定贡献。
部分摘录
动物
雄性C57BL/6J小鼠（6-8周龄，北京维塔尔河实验室动物技术有限公司提供）被随机分配到生理盐水和可卡因组（每组10只）。由罗敏敏教授（北京中国脑研究所）提供的转基因D1-Cre和D2-Cre小鼠品系在我们的实验动物中心繁殖，并根据病毒类型被随机分配到mCherry（对照组）、hM3Dq或hM4Di组。病毒表达不精确或基线偏好偏差较大的小鼠被排除在外。
小鼠中DMS在可卡因诱导的CPP偏好中的作用
首先，我们使用了一个成熟的CPP模型来评估小鼠的可卡因相关情境记忆（图1A）[9]。经过四天的条件作用期后，可卡因组在可卡因相关区域停留的时间显著长于生理盐水组（图1B）。此外，与生理盐水对照组相比，可卡因组在第一次测试中的CPP评分显著更高，证实了这一结果。
讨论
可卡因通过改变突触可塑性和神经元特性，与环境线索建立了强烈且持久的关联[16]、[18]，从而导致药物使用的强化和寻求行为。破坏这些关联可以减少渴望并预防复发[19]、[20]。研究表明，可卡因相关线索可以触发可卡因成瘾者和啮齿动物DMS中的多巴胺（DA）释放[21]。此外，可卡因暴露还会增强
意义声明
本研究表明，DMS是一个关键节点，其中D1-或D2-MSNs的激活会破坏药物-情境关联，突显了纹状体的功能复杂性和区域异质性，超出了传统的拮抗模型。
CRediT作者贡献声明
陈可：撰写——初稿、验证、方法学、研究、数据分析、数据管理。乔海发：可视化、监督、资源协调、方法学、资金获取。左彦：验证、研究、数据分析、数据管理。赵先斌：研究、数据分析。王静：研究、数据分析。张继宇：研究、数据分析。张旭翔：研究、数据分析。杨晓航：监督、资源协调。吴宇伟：项目负责人资助
本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号82205266）、陕西省教育厅重点科研计划（重点实验室项目）（项目编号22JS008）、陕西中医药大学科技创新人才体系建设计划（项目编号2023-KJXX-03）（由刁志军负责）；以及陕西省自然科学基础研究计划（项目编号2019JM-399）和传统
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
我们衷心感谢中国脑研究所的罗敏敏教授赠送的D1-Cre和D2-Cre转基因小鼠。
