去猎食还是被猎食，一条神经环路抉择的两难《文献解读》BNST-PBN的神经环路改变威胁评估并能调节摄食行为

编者按

      杏仁核以及杏仁核扩展部分（主要是终纹床核（BNST））是进化保守的脑区，编码与整合压力、威胁等信息，以调整行为方式。而PBN可接收BNST的信息输入，因此研究人员对该投射的功能进行研究。BNST是由谷氨酸能神经元、GABA能神经元和肽能神经元组成的异质性脑区，研究人员首先发现BNST的谷氨酸能神经元和GABA能神经元能投射到PBN脑区，并且通过光遗传学技术结合电生理记录发现谷氨酸能神经元投射和GABA能神经元投射均能建立功能性的突触连接。随后通过翻译核糖体亲和纯化（TRAP）技术，研究人员发现在兴奋性神经元和抑制性神经元差异表达的基因。

  Figure 1.  BNST-PBN的神经元投射与分子特征

 Figure 2. 进食能增加BNST-PBN的抑制性神经元的活性

      类似的，研究人员在Vglut2-cre小鼠BNST脑区注射GCaMP6s病毒，在PBN埋置光纤，发现小鼠在进食情况下，BNST-PBN的谷氨酸能神经元活性会降低，并且在饱腹状态、高糖饮食、高脂饮食和摄食抑制后进食，均会降低谷氨酸能神经元的活性。

 Figure 3. 进食会抑制BNST-PBN的兴奋性性神经元的活性

      动物在摄食的时候需要评估环境中潜在的威胁，以便安全摄食。为了研究BNST-PBN的谷氨酸能投射和GABA能投射在威胁评估中的作用，研究人员采用足底电击的方式，发现当小鼠受到电击时，BNST-PBN的GABA能神经元活性显著降低，而谷氨酸能神经元活性显著增加。当小鼠进入焦虑环境中，BNST-PBN的GABA能神经元活性显著降低，谷氨酸能神经元活性则显著增加。

Figure 4.  BNST-PBN的谷氨酸能投射和GABA能投射在厌恶刺激中起着相反作用

      研究人员在上述研究中发现BNST-PBN的谷氨酸能投射和GABA能投射在摄食和厌恶刺激中的相反作用，进一步运用光遗传学技术调节该投射的神经元活性，以确定该投射的功能。光遗传激活BNST-PBN的GABA能投射会促进饱腹状态或者饥饿状态小鼠的摄食行为，增加小鼠的位置偏好，促进小鼠的正性强化，并产生抗焦虑行为。而光遗传激活BNST-PBN的谷氨酸能投射会抑制饥饿状态小鼠的摄食行为，增加小鼠的条件位置厌恶，促进小鼠的负性强化，并产生焦虑样行为。

Figure 5.  BNST-PBN的谷氨酸能投射和GABA能投射在摄食和情绪行为中产生相反作用

 Figure 6.  PBN的pDyn或CGRP神经元均接收兴奋性和抑制性神经元输入

      下一步，研究人员对PBN的pDyn神经元的功能进行研究。使用光纤钙成像技术发现当小鼠进食的时候该神经元活性增加，并且小鼠在高架十字迷宫中进入开放臂的次数减少。足底电击发现先是引起该神经元活性增加，随后迅速降低。光遗传激活pDyn神经元产生条件位置厌恶，并降低饥饿小鼠的进食行为。而用化学遗传学抑制pDyn神经元，能减少小鼠进食的潜伏期，增加小鼠的食物摄入，并产生抗焦虑行为。

 Figure 7.  PBN的pDyn神经元调节小鼠的摄食与情绪

      总而言之，本文作者使用多种转基因小鼠，运用光纤钙成像、光遗传学、化学遗传学和脑片膜片钳技术以及多种行为学检测，发现BNST到PBN的谷氨酸能投射和GABA能投射在摄食与威胁评估中起着相反的作用，该发现对饮食与情感状态之间的复杂关系提供了深刻的认识。 
 

图片来源：ScienceAdvances

原文链接：https://advances.sciencemag.org/content/7/9/eabd3666

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