腹侧海马体到伏隔核通路调节雄性而非雌性大鼠的冲动性

A ventral hippocampus to nucleus accumbens pathway regulates impulsivity in male but not female rats

作者信息Molly E Klug, Léa Décarie-Spain, Logan Tierno Lauer, Bo W Sortman, Bingxin Mo, Alicia E Kao, Olivia P Moody, Nicolas R Morano, Haoyang Huang, Don B Arnold, Emily E Noble, Alexander W Johnson, Scott E Kanoski
PMID42362776
发布时间2026-09
DOI10.1038/s41386-026-02477-0

实验完整度

包含光纤光度测定、化学遗传学沉默、跨突触病毒追踪、行为学测试(DRL、DD、PR、PI、ZM)及免疫组化等多个独立证据层级,并包含功能验证和机制验证。

主要模型

Sprague-Dawley大鼠 雄性大鼠 雌性大鼠

重点核对

大鼠品系:Sprague-Dawley 行为任务:DRL、延迟折扣、渐进比率、峰值间隔、零迷宫 化学遗传学操作:DCZ或媒介物腹腔注射 病毒策略:逆行Cre病毒和Cre依赖性抑制性DREADDs,以及ATLAS跨突触病毒 性别:雄性和雌性

摘要

冲动性增强与物质滥用障碍、赌博和肥胖相关。腹侧海马体(vHPC)最近与冲动控制相关联,但其发生的神经生物学和行为机制尚不清楚。一部分vHPC神经元投射到伏隔核壳部(ACBsh),这是一个已知调节奖赏和动机的大脑区域。在此,我们使用光纤光度测定法和跨突触化学遗传学及行为学方法,评估了vHPC-ACBsh信号在食物导向的冲动性中的作用。雄性和雌性大鼠在低反应率差分强化(DRL)冲动性动作测试中接受训练,在此测试中它们学会等待20秒才能获得可口食物奖赏。DRL期间的光度记录显示,在雄性而非雌性中,非冲动反应前5秒内vHPC中钙依赖性活动升高,而冲动反应前则无此现象。与媒介物处理相比,化学遗传学沉默投射至ACBsh的vHPC神经元在雄性中提高了DRL中的冲动反应,但在雌性中则无此效果,且对家笼食物摄入、基于操作性条件的为获得可口食物的动机、冲动性选择或焦虑样行为均无影响。为确定此冲动控制回路是否需要vHPC→ACBsh通讯而不依赖于ACBsh投射vHPC神经元的侧支靶标,我们利用一种新型跨突触病毒方法选择性沉默接受来自vHPC的突触谷氨酸能信号的ACB神经元。结果显示,与媒介物处理相比,抑制接受vHPC信号的ACBsh神经元可提高DRL任务中的冲动性动作。综合结果表明,存在一个性别特异性的海马-纹状体回路调节冲动性。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
腹侧海马体(CA1v)至伏隔核壳部(ACBsh)通路是否以及如何调节食物导向的冲动性?
核心机制
CA1v神经元通过谷氨酸能突触传递至ACBsh中的抑制性中间神经元(主要表达生长抑素或小清蛋白),从而调节雄性大鼠的冲动性动作。
主要证据
光纤光度测定显示雄性大鼠在非冲动反应前CA1v钙活动升高;化学遗传学沉默CA1v-ACBsh通路增加雄性大鼠DRL冲动性;跨突触病毒策略证实该效应特异性依赖于CA1v-ACBsh突触传递。
研究意义
揭示了性别特异性的海马-纹状体回路调节冲动性,为肥胖、暴食症等涉及冲动控制的疾病提供了潜在的神经机制。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

光纤光度测定记录CA1v活动

评估在DRL任务中,CA1v的钙依赖性活动是否与非冲动反应相关。

在DRL任务中,对表达钙指示剂的雄性及雌性大鼠CA1v进行光纤光度记录,分析冲动和非冲动反应前5秒的钙信号变化。

2

化学遗传学沉默ACBsh投射的CA1v神经元

确定CA1v-ACBsh通路对冲动性动作的影响。

向ACBsh注射逆行Cre病毒,在CA1v注射Cre依赖性抑制性DREADDs,然后给予DCZ或媒介物,在DRL、延迟折扣、峰值间隔、食物摄入、渐进比率和零迷宫测试中进行行为评估。

3

跨突触病毒策略验证通路特异性

确定冲动性增加是否特异性依赖于CA1v-ACBsh突触通讯,而非侧支投射。

使用ATLAS跨突触病毒在CA1v表达Cre,并在ACBsh表达Cre依赖性抑制性DREADDs,然后在DRL任务中测试DCZ的影响。

4

免疫组化鉴定ACBsh接受CA1v输入的神经元表型

确定接受CA1v输入的ACBsh神经元的分子身份。

通过免疫组化共染色RFP+神经元(接受CA1v输入)和抑制性中间神经元标志物(小清蛋白和生长抑素)。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Neurophotometrics光纤光度测定系统Neurophotometrics--
操作性条件反射箱Med Associates Inc--
BioDAQ食物和水摄入监测系统Research Diets Inc.--
高脂高糖颗粒(F05989)Bio-servF05989
LabDiet 5001LabDiet--
去氯氯氮平(DCZ)----
二甲基亚砜----
生理盐水----
ANY-maze活动追踪软件----
GraphPad PrismGraphPad Software, Inc.10.0.3
标准操作箱Med Associates--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
光纤光度测定
采样频率40 Hz,470 nm和415 nm波长,钙依赖性信号校正,z-score标准化,冲动/非冲动反应前后5秒AUC分析。
阅读提示:Methods: Fiber photometry
DRL任务
训练进度:0s, 5s, 10s延迟各5天,DRL-20持续10天。测试至少训练完成后2天进行。效率计算方式。
阅读提示:Methods: Differential reinforcement of low rates of responding (DRL)
延迟折扣任务
训练:4个block,延迟时间0s, 5s, 10s, 20s。训练持续24天。测试至少训练完成后2天进行。延迟反应计算。
阅读提示:Methods: Delay discounting procedure (DD)
进餐模式分析
BioDAQ系统,IMI=900s,bout变化在-9.00和9.00g之间,1小时period bins。
阅读提示:Methods: Meal pattern analysis
渐进比率任务
训练:FR1 with autoshaping 2天,FR1 2天,FR3 2天。测试:F(i) = 5e^0.2i-5,断点定义为停止强化20分钟前的最后完成的杠杆按压需求。
阅读提示:Methods: Progressive ratio task (PR)
峰值间隔任务
训练:FI20,10次FI20训练,16次PI训练。药物:DCZ或媒介物(1% DMSO in 0.9% saline)500分钟前注射,DCZ剂量100 µg/kg, 1 mL/kg。
阅读提示:Methods: Peak interval task (PI)
零迷宫任务
测试时间5分钟,设备尺寸(11.4cm宽,73.7cm高,92.7cm外径),清洗使用10%乙醇。
阅读提示:Methods: Zero Maze task (ZM)
化学遗传学操作
病毒注射策略:逆行Cre病毒在ACBsh,Cre依赖性抑制性DREADDs在CA1v。DCZ腹腔注射。
阅读提示:Supplemental Methods: surgical procedures, viral injections