時(shí)間：2018-12-27 熱度：

吸煙有害健康，手機(jī)影響視力，游戲耽誤學(xué)習(xí)，大道理九游會(huì)j9誰(shuí)都懂。可是，為什么九游會(huì)j9總是身不由己的趨向這些自己拼命想要戒除的事物呢？要想知其所以然，還需究其根本，曉其機(jī)制。只有不亂陣腳，明辨敵情，方能克敵于千里之外。

說(shuō)起成癮，其重要表現(xiàn)之一即是強(qiáng)迫性。如同強(qiáng)迫癥患者一樣，即使反復(fù)考慮到事后直拍大腿的后悔情緒，九游會(huì)j9也總是情不自禁地點(diǎn)燃香煙，拿起手機(jī)，開(kāi)始游戲。那么，其內(nèi)因究竟如何呢？

神經(jīng)生物學(xué)方面大量研究表明，這些成癮性物質(zhì)均作用于中腦多巴胺系統(tǒng)，引起快樂(lè)分子多巴胺的釋放[1, 2]。此外，眶額葉皮層（OFC）與背側(cè)紋狀體（DS）也扮演重要角色。抑制OFC顯著減少可卡因的自給藥行為[3]，抑制DS減少懲罰條件下小鼠對(duì)可卡因的尋找行為[4]。

盡管多方面線索均指向OFC與DS為成癮行為的核心，但究其如何調(diào)控成癮者對(duì)目標(biāo)鋌而走險(xiǎn)的渴求，也就是成癮行為的強(qiáng)迫性，九游會(huì)j9尚未可知。

2018年12月19日，《Nature》雜志刊登了瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)C. Lüscher教授的最新重要工作[5]，他們發(fā)現(xiàn)OFC到DS產(chǎn)生大量興奮性投射，改變OFC-DS環(huán)路的突觸可塑性可雙向調(diào)控成癮行為的強(qiáng)迫性。該研究首次發(fā)現(xiàn)突觸可塑性對(duì)成癮行為強(qiáng)迫性的調(diào)控，極大提高了人們對(duì)成癮行為的認(rèn)知。

結(jié)果

1.懲戒條件下小鼠成癮行為的強(qiáng)迫性

過(guò)去研究表明，癮君子藥物成癮的表征之一即中腦多巴胺釋放水平提高。于是，作者使用光遺傳多巴胺神經(jīng)元自刺激（optogenetic dopamineneuron self-stimulation, oDASS）作為研究成癮的行為學(xué)范式，此方法可模擬藥物成癮范式[3, 6]。

他們?cè)贒AT-Cre小鼠的腹側(cè)被蓋區(qū)（VTA）注射AAV-DIO-ChR2，并埋植光纖。小鼠按壓活性桿5秒后可觸發(fā) 30串20Hz藍(lán)光刺激光激活多巴胺神經(jīng)元，12天可建立oDASS模型（圖1a-b）。

建立oDASS模型后，作者通過(guò)電刺激（500ms,0.25mA）懲罰小鼠以研究成癮的強(qiáng)迫性，此刺激強(qiáng)度可阻斷糖水成癮自給藥行為[3]。他們發(fā)現(xiàn)在第4次懲罰階段中，根據(jù)行為學(xué)表現(xiàn)可將小鼠分為兩組，第一組在電刺激懲罰條件下依然堅(jiān)持oDASS，九游會(huì)j9稱(chēng)之為堅(jiān)持者小鼠;第二組在電刺激懲罰條件下大幅減少oDASS，九游會(huì)j9稱(chēng)之為放棄者小鼠，堅(jiān)持者和放棄者小鼠的比率與性別無(wú)關(guān)（圖1c-f）。

后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，作者以懲戒條件下oDASS作為成癮行為強(qiáng)迫性的行為學(xué)表征。

圖1 懲戒條件下小鼠成癮行為的強(qiáng)迫性 （圖片來(lái)源：Nature）

2.眶額葉皮層到背側(cè)紋狀體的投射環(huán)路

發(fā)現(xiàn)小鼠成癮行為的強(qiáng)迫性后，作者就其環(huán)路水平的神經(jīng)機(jī)制展開(kāi)研究。已有證據(jù)表明眶額葉皮層（OFC）參與成癮行為的強(qiáng)迫性[3]，于是作者通過(guò)順行示蹤方法探究其下游腦區(qū)投射譜。他們?cè)贠FC注射AAV-Chrimson-tdTomato，發(fā)現(xiàn)背側(cè)紋狀體（DS）的腹中側(cè)亞區(qū)具有大量投射纖維，此投射纖維在同一條喙-尾軸上（圖2a）。此外，膜片鉗電生理結(jié)果表明，OFC到DS腹中側(cè)亞區(qū)所有神經(jīng)元的投射均產(chǎn)生興奮性突觸連接，連接率100%，光激活誘發(fā)的興奮性突觸后電流也很大，為400-1000pA；而OFC到DS其它亞區(qū)神經(jīng)元投射的連接率與興奮性突觸后電流均大幅降低（圖2b）。

接著，作者通過(guò)狂犬病毒逆行示蹤方法進(jìn)一步研究OFC-DS環(huán)路。他們?cè)贒1R-Cre、D2R-Cre、或PV-Cre小鼠的DS中注射AAV-TVA-mCherry和RV?G-eGFP，發(fā)現(xiàn)D1R-Cre、D2R-Cre小鼠的OFC中具有大量eGFP 神經(jīng)元，而PV-Cre小鼠的OFC中鮮有eGFP 神經(jīng)元（圖2c）。此結(jié)果表明OFC主要投射到DS中表達(dá)多巴胺1型受體（D1R）與多巴胺2型受體（D2R）的神經(jīng)元，而較少投射到表達(dá)小清蛋白（PV）的神經(jīng)元中。

圖2 眶額葉皮層投射到背側(cè)紋狀體 （圖片來(lái)源：Nature）

3.OFC-DS環(huán)路參與成癮行為的強(qiáng)迫性

發(fā)現(xiàn)OFC重要下游DS后，作者就其功能學(xué)方面展開(kāi)研究。他們?cè)贒AT-Cre小鼠的VTA中注射AAV-Chrimson并植入光纖以建立oDASS范式；在OFC中注射AAV-GCaMP6m，DS腦區(qū)埋植光纖。他們發(fā)現(xiàn)非懲戒條件下，堅(jiān)持者與放棄者小鼠OFC-DS環(huán)路鈣信號(hào)均逐漸降低；而在懲戒條件下，放棄者小鼠OFC-DS環(huán)路鈣信號(hào)依然逐漸降低，但堅(jiān)持者小鼠在壓桿前OFC-DS環(huán)路鈣信號(hào)顯著上升，表明此環(huán)路被激活（圖3a-d）。

了解OFC-DS環(huán)路參與oDASS后，作者就其必要性展開(kāi)進(jìn)一步研究。他們?cè)贒AT-Cre小鼠的VTA中注射AAV-ChR2并植入光纖來(lái)建立oDASS范式，在OFC中注射AAV-eArchT3.0并植入光纖，發(fā)現(xiàn)光抑制OFC會(huì)大幅減少懲戒條件下oDASS行為，表明成癮行為的強(qiáng)迫性降低（圖3e-h）。但是，這個(gè)效應(yīng)是瞬時(shí)的，第二天小鼠便可恢復(fù)成癮行為的強(qiáng)迫性（圖3i）。

在下面兩個(gè)單元中，九游會(huì)j9將看到OFC-DS環(huán)路突觸可塑性對(duì)成癮行為強(qiáng)迫性的長(zhǎng)時(shí)程影響。

圖3 OFC-DS環(huán)路參與成癮行為的強(qiáng)迫性（圖片來(lái)源：Nature）

4.OFC-DS環(huán)路突觸可塑性與成癮行為強(qiáng)迫性的關(guān)系

接下來(lái)，作者在DAT-Cre小鼠的VTA中注射AAV-ChR2并植入光纖來(lái)建立oDASS范式，在OFC中注射AAV-Chrimson。小鼠經(jīng)過(guò)四天的懲戒條件oDASS訓(xùn)練后，作者通過(guò)膜片鉗電生理技術(shù)記錄DS中表達(dá)D1R或D2R的神經(jīng)元（忘記D1R、D2R釋義的童鞋可尋找圖2上方文字）。他們發(fā)現(xiàn)放棄者小鼠D1R或D2R的神經(jīng)元AMPA受體介導(dǎo)的突觸后電流與NMDA受體介導(dǎo)的突觸后電流的比值（AMPAR/NMDAR ratio, A/N）顯著低于堅(jiān)持者小鼠D1R或D2R的神經(jīng)元的A/N，且小鼠成癮行為的強(qiáng)迫性與A/N成正比（在電生理學(xué)中，A/N可視為突觸可塑性的表征）（圖4a-e）。若小鼠只接受電刺激而未經(jīng)過(guò)oDASS訓(xùn)練，其DS中D1R或D2R的神經(jīng)元的A/N不變（圖4f）。

圖4 OFC-DS環(huán)路突觸可塑性與成癮行為強(qiáng)迫性的關(guān)系( 圖片來(lái)源：Nature)

5.成癮行為強(qiáng)迫性的雙向調(diào)控

上文中，九游會(huì)j9了解到OFC-DS環(huán)路突觸可塑性與成癮行為強(qiáng)迫性呈正相關(guān)。那么，改變OFC-DS環(huán)路的突觸可塑性是否可雙向調(diào)控成癮行為的強(qiáng)迫性？作者就此展開(kāi)最后的研究。

他們發(fā)現(xiàn)20Hz光激活OFC-DS環(huán)路可誘導(dǎo)放棄者小鼠與未訓(xùn)練小鼠產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)（LTP），而不能誘導(dǎo)堅(jiān)持者小鼠產(chǎn)生LTP（圖5a），因?yàn)閳?jiān)持者小鼠OFC-DS環(huán)路的突觸強(qiáng)度已經(jīng)足夠高（圖4c-d）。行為學(xué)方面，20Hz光激活OFC-DS環(huán)路可顯著增加成癮行為的強(qiáng)迫性，且此效應(yīng)具有持續(xù)性（圖5b-d）。

接著，他們發(fā)現(xiàn)1Hz光激活OFC-DS環(huán)路可誘導(dǎo)放棄者小鼠與未訓(xùn)練小鼠產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)程抑制效應(yīng)（LTD），而堅(jiān)持者小鼠的結(jié)果不穩(wěn)定（圖5e）,很可能由多巴胺對(duì)D1R的作用所致[7]，作者通過(guò)D1R拮抗劑SCH23390驗(yàn)證此假設(shè)（圖5f）。行為學(xué)方面，1Hz光激活OFC-DS環(huán)路可顯著減少成癮行為的強(qiáng)迫性，此效應(yīng)同樣具有持續(xù)性（圖5g-h）。

綜上，通過(guò)不同頻率光激活OFC-DS環(huán)路可改變其突觸可塑性，進(jìn)而雙向調(diào)控成癮行為的強(qiáng)迫性。

圖5 OFC-DS環(huán)路突觸可塑性雙向調(diào)控成癮行為的強(qiáng)迫性( 圖片來(lái)源：Nature)

總結(jié)香煙、手機(jī)、游戲等各種成癮行為在日常生活中隨處可見(jiàn)，此行為具有不畏困難的強(qiáng)迫性。然而，對(duì)于調(diào)控此強(qiáng)迫性的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制，九游會(huì)j9知之甚少。本篇文章結(jié)合神經(jīng)示蹤、光遺傳學(xué)、膜片鉗電生理、行為學(xué)等多種方法篩選出堅(jiān)持者小鼠與放棄者小鼠，并發(fā)現(xiàn)OFC-DS環(huán)路參與成癮行為的強(qiáng)迫性。此外，通過(guò)不同頻率刺激OFC-DS環(huán)路誘發(fā)LTP或LTD可雙向長(zhǎng)期調(diào)控成癮行為的強(qiáng)迫性。這項(xiàng)研究揭示了成癮行為的強(qiáng)迫性的神經(jīng)環(huán)路基。俅步潿細(xì)髦殖神鎦侍峁┣坑辛Φ鬧С，九游會(huì)j9也終將擺脫困擾，熄滅香煙，放下手機(jī)，停止游戲！

參考文獻(xiàn)

1.Di Chiara, G., et al., Dopamine and drug addiction: the nucleus accumbens shell connection. Neuropharmacology, 2004. 47 Suppl 1: p. 227-41.

2.Luscher, C. and M.A. Ungless, The mechanistic classification of addictive drugs. PLoS Med, 2006. 3(11): p. e437.

3.Pascoli, V., et al., Sufficiency of Mesolimbic Dopamine Neuron Stimulation for the Progression to Addiction. Neuron, 2015. 88(5): p. 1054-1066.

4.Jonkman, S., Y. Pelloux, and B.J. Everitt, Differential roles of the dorsolateral and midlateral striatum in punished cocaine seeking. J Neurosci, 2012. 32(13): p. 4645-50.

5.Pascoli, V., et al., Stochastic synaptic plasticity underlying compulsion in a model of addiction. Nature, 2018. 564(7736): p. 366-371.

6.Brown, M.T., C. Korn, and C. Luscher, Mimicking synaptic effects of addictive drugs with selective dopamine neuron stimulation. Channels (Austin), 2011. 5(6): p. 461-3.

7.Shen, W., et al., Dichotomous dopaminergic control of striatal synaptic plasticity. Science, 2008. 321(5890): p. 848-51.