【客户文章】丘脑室旁核驱动小鼠在陌生环境中摄食动机的神经机制研究

2018年6月7日，期刊Frontiers in Molecular Neuroscience（分子神经科学前沿），在线发表了浙江大学医学院神经科学研究所卫生部医学神经生物学重点实验室周煜东研究组的最.新研究成果“ Anterior Paraventricular Thalamus to Nucleus Accumbens Projection Is Involved in Feeding Behavior in a Novel Environment”。这项工作利用神经环路示踪、免疫组织化学、电生理和行为分析等技术，首次揭示了陌生环境导致食欲消退的神经机制，即丘脑室旁核前端（anterior paraventricular thalamic nucleus，PVT）投射到伏隔核（nucleus accumbens，NAc）的谷氨酸能神经元参与了陌生环境中摄食动机的调节。
 

在一个存在潜在危险的环境中，饥饿会驱动觅食行为，同时陌生环境带来的恐惧又会抑制进食的动机。在这种矛盾的情景下，动物需要整合复杂的外界和内在信息，以决定是开始摄食还是逃离潜藏危险的陌生场景。丘脑室旁核的神经元接受来自下丘脑（hypothalamus）、前脑（forebrain）和尾脑干（caudal brainstem）等脑区的投射，这些脑区均已知参与到了摄食的调节中。同时，PVT神经元投射到与奖赏和动机相关的脑区，如NAc。当刺激出现时，投射到伏隔核的PVT神经元会被激活。已有研究证明在熟悉场景中，光激活PVT-NAc可以增加高糖的摄食动机（sucrose-seeking）。然而，在陌生环境中PVT如何调节进食行为仍有待研究。
 

研究人员将600nl腺相关病毒（AAV2/9-CaMKIIα-ChR2-mCherry /AAV2/9-CaMKIIα-mCherry virus，滴度: 1×10^12 vg/ml）注射到小鼠丘脑室旁核前端，利用光遗传技术激活aPVT-NAc神经通路。

研究者发现激活该通路可以特异增加饥饿小鼠在陌生环境（旷场，stressful environment）中心取食的时间和摄食量，而对小鼠在熟悉场景（less stressful environment）的摄食量和摄食时间没有显著差异。同时激活该通路并没有影响小鼠的焦虑样行为，探索行为和运动能力。

（FIGURE 3. Activation of the aPVT glutamatergic projections to the NAc promotes NSF behavior. Panel B为感染了腺相关病毒aPVT谷氨酸能神经元投射到NAc的共聚焦显微镜样图）
 

通过利用陌生环境摄食抑制的行为范式（novelty-suppressed feeding (NSF) task），研究者发现在该范式中aPVT和NAc脑区被激活，进一步激活该神经通路可以增强小鼠在陌生环境中的摄食行为，但是却并没有影响小鼠的探索行为和焦虑样行为。此项工作揭示了aPVT-NAc神经通路在矛盾情景（approach-avoidance conflict）下对摄食动机的调控机制，加深了我们对大脑在矛盾情境下的调控机制的了解，找到了参与陌生环境导致食欲消退拮抗的神经机制。
 

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