尼古丁是一種高度成癮的物質,自然存在於菸草中。尼古丁等成癮藥物被認為會
“劫持”
強化學習的機制:
踩低正常狀態的獎賞效應,拉高對藥物的獎賞效應
。這種異常的強化學習過程被認為可能是藥物成癮的基礎。
中腦腹側被蓋區(VTA)
是大腦兩條主要的多巴胺神經通路的一部分。尼古丁透過直接啟用表達在中腦 多巴胺(DA) 上表達和 GABA 神經元上的菸鹼乙醯膽鹼受體 (nAChR) 發揮效應。
2021年7月10日法國科學家Philippe Faure在Neuron雜誌上發表文章揭示了尼古丁抑制VTA投射到杏仁核的多巴胺神經環路促進焦慮。
尼古丁啟用或抑制VTA腦區多巴胺神經元
研究人員透過
靜脈注射尼古丁
後,電生理實驗發現VTA腦區DA神經元放電頻率或增加,或降低,部分啟用或抑制DA神經元,稱為尼古丁啟用神經元和抑制神經元。
病毒示蹤追溯尼古丁啟用和抑制的神經環路
隨後分別向NAc腦區和杏仁核腦區注射逆行示蹤病毒,結果發現
93%尼古丁啟用的神經元投射到NAc腦區(VTA-NAc)
,86%尼古丁抑制的神經元投射到杏仁核( VTA-Amg)。這樣就形成啟用的VTA-NAc環路、抑制的VTA-Amg環路。
為了進一步證實尼古丁的特異性VTA-NAc 和 VTA-Amg環路,他們向NAc和Amg腦區注射病毒載體的DA熒光感受器,
尾靜脈注射尼古丁後NAc腦區DA釋放增加,Amg腦區DA釋放減少
。這些結果證實,尼古丁可驅動 VTA 的兩個不同 DA環路中發揮相反的功能反應。
之前的尼古丁依賴於VTA腦區的多巴胺(DA)系統產生獎賞效應,也會產生焦慮、應激相關的抑鬱樣行為的負向效應。
尼古丁引起焦慮樣行為
研究人員發現
腹腔靜脈注射尼古丁(0.5mg/kg)後小鼠在O形迷宮和曠場行為學中表現出明顯的焦慮樣行為
。特異性向VTA腦區注射尼古丁,小鼠也會表現出焦慮樣行為。
在β2型nAChR敲除小鼠中,尼古丁並不會引起VTA腦區DA神經元啟用或抑制反應,也不會出現焦慮樣行為;而在VTA區域特異性表達β2型nAChR後尼古丁就能發揮上述效應了。
研究人員接下來探究這VTA-NAc 和 VTA-Amg兩個神經環路的行為效應。
光抑制VTA-Amg環路後引起焦慮樣行為,啟用該神經環路後發揮抗焦慮效應
,但不引起條件位置偏好。
而無論是光啟用還是光抑制VTA-NAc環路後均不會對焦慮行為產生影響,但啟用該環路引起條件位置偏好。
在
腹腔注射尼古丁的同時光啟用VTA-Amg神經環路後,小鼠並不表現出焦慮樣行為
。表明啟用該神經環路可阻斷尼古丁的負向情緒行為。
總的來說,本文透過尼古丁引起VTA腦區中兩種不同的神經元反應,發現了VTA-NAc的啟用環路 和 VTA-Amg抑制環路。這兩個環路各司其職:
啟用環路參與獎賞動機行為,抑制環路參與負向情緒(焦慮)行為
。
【參考文獻】
1。https://doi。org/10。1016/j。neuron。2021。06。013
文中圖片均來自參考文獻
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