研究人员揭示了脑干中神经回路，这些回路在通过控制三种基本行为状态或策略（坚持、探索和脱离）来实施决策中起着关键作用。这项研究中揭示的老鼠神经回路可能有助于进一步理解多种神经精神疾病，包括强迫症（OCD）、自闭症和重度抑郁症。
研究人员揭示了脑干中神经回路，这些回路在通过控制三种基本行为状态或策略（坚持、探索和脱离）来实施决策中起着关键作用。这项研究中揭示的老鼠神经回路可能有助于进一步理解多种神经精神疾病，包括强迫症（OCD）、自闭症和重度抑郁症。
这项研究今日发布于Nature，概述了UCL的Sainsbury Wellcome Centre的科学家如何研究老鼠中一个称为中脑中缝核（MRN）的区域。他们测试了MRN神经回路在不同条件下的功能，并揭示了动物如何在不同状态间切换。
“对于所有生物来说，生存依赖于适应其目标的能力。动物必须不断决定是坚持目前的目标、探索其他选择，还是完全脱离。我们想要理解驱动这些行为策略的神经回路，并使动物能够维持或在它们之间切换。在动物界中，必须在这些策略之间保持正确的平衡，因此潜在的神经回路很可能在进化上是保守的，并且是皮下的，”Hofer实验室的高级研究员兼论文第一作者Mehran Ahmadlou解释道。
为了探讨大脑如何控制行为策略，研究人员使用了本能的自然任务，其中动物不需要任何先前的知识，以及基于先前知识的学习任务，动物在这个任务中依据之前的知识来预期食物奖励。通过使用光遗传学操作、钙成像和神经回路追踪，研究人员在MRN中揭示了三种具有互补功能的细胞类型。
“操纵中缝核中特定细胞类型的神经活动在本能和学习的行为范式中以相似方式强烈影响了动物的行为。中缝核中的三种神经元能够共同驱动决定是坚持当前的行为、尝试其他事情，还是完全放弃，”SWC小组领导、这项研究的通讯作者Sonja Hofer教授解释道。
“我们发现抑制GABA能神经元会导致在当前或熟悉目标上的坚持；激活谷氨酸能神经元会驱动寻找其他选择；而抑制中缝核中的5-羟色胺能神经元则会导致动物脱离，”Mehran Ahmadlou进一步指出。
“我们真的很惊讶发现这个小的脑结构中的三种主要细胞类型具有三种根本不同但互补的功能，并对动物的行为有如此强的控制，”Hofer继续说道。
研究人员还发现，中缝核接收来自两个其他脑区（外侧下丘脑和外侧后脑室）的关于经历是积极还是消极的信息，这些信号反过来可以驱动对目标的坚持或脱离。
这些发现共同确立了MRN作为决策的中心行为交换站，能够灵活控制行为策略。
这项研究中揭示的神经回路可能有助于进一步理解多种神经精神疾病。例如，在强迫症和自闭症中，可以观察到在熟悉动作和重复行为上的持续驱动过高，而病理性脱离和缺乏动机是重度抑郁症的一个症状。因此，特定中缝核细胞类型的放电率变化可能对这些疾病的某些方面有所贡献。
“在某些精神疾病中，特定中缝核神经元可能存在病理性的放电率。例如，中缝核中特定5-羟色胺能神经元的活动极低，可能会导致抑郁表型。这很有趣，因为大多数有效的抑郁症治疗确实是围绕神经递质5-羟色胺进行的。但这些药物是非特异性的、缓慢的，并且并不适用于每个人。更好地理解健康和病理性行为表型背后的大脑机制，希望能为开发新的、更特定的治疗提供基础，”Hofer总结道。
这项研究得到了来自Gatsby慈善基金会和Wellcome的Sainsbury Wellcome Centre核心拨款（GAT3755和219627/Z/19/Z）及欧洲研究委员会启动拨款（HigherVision 337797）的资助。
