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《动物模型构建与行为评估》pdf电子版 V1.0
哺乳动物大脑半球结构对称，通过中线的连合轴突相互连接。由两个半球组成，由三条横穿中线的连合通路连接。在三个主要的连合投射中，前连合 (AC) 是脊椎动物大脑中最古老的结构。然而，这些跨半球结构（尤其是 AC）的生理重要性尚不清楚。
2024年11月8日，复旦大学基础医学院、脑科学研究院、脑功能与脑疾病全国重点实验室刘星教授、马兰教授在Science发表题为The interhemispheric amygdala-accumbens circuit encodes negative valence in mice的文章，团队发现小鼠脑内基底外侧杏仁核（BLA）神经元，通过连接二个脑半球的前连合（Anterior Commissure，AC）投射到对侧脑半球的伏隔核（NAc），这一跨脑半球神经环路与同侧神经环路的功能相反，介导恐惧、厌恶类负性情绪及逃避行为的产生。
通过 AC 进行的跨半球连接对于负面刺激引起的厌恶至关重要
作者在中线处切断了 AC并检查了其行为影响。与未切断 AC和野生（未手术）小鼠相比，AC 切断小鼠在运动活动、焦虑水平、社交能力或蔗糖偏好方面没有差异。然而，AC 切断似乎会影响厌恶情绪。AC 切断小鼠比未切断 AC 和幼稚小鼠饮用更多的奎宁液体，其比例与水相当。在视觉悬崖测试中，与未切割 AC 和幼稚小鼠相比，切割 AC 的小鼠对浅侧的偏好有所降低，而在迫在眉睫的威胁测试中，切割 AC 的小鼠几乎没有待在庇护所内，。此外，在社交回避测试中，与未切割 AC 和幼稚小鼠相比，切割 AC 的小鼠花费更多时间探索攻击性 CD1 小鼠。此外，在条件性位置回避 (CPA) 和恐惧条件性任务中，切割 AC 的小鼠对配对室的回避较少，。与未接受实验的小鼠相比，未切开 AC 的对照小鼠（仅在 CC 处有小切口，AC 保持完整）未表现出正刺激引起的偏好或负刺激引起的回避缺陷。
杏仁核在编码负价方面起着关键作用，并且通过 AC 通路，一些 BLA 神经元支配对侧 BLA。作者在单侧 BLA 的谷氨酸能神经元中表达了 mRuby，并使用 X-CLARITY追踪了单侧 BLA 投射到整个大脑。重建和渲染的三维 (3D) 图像显示了三个主要的 mRuby 标记投射源自 BLA。终纹 (ST) 通路以倒 U 形从 BLA 传播到同侧 NAc。腹侧杏仁核 (VAF) 通路与背侧 ST 通路在同侧 NAc 处汇合，值得注意的是，另一条腹侧轴突束横向行进至 VAF 通路，进入 AC，并到达对侧半球。在 CC 中没有发现任何投射，这表明 BLA 的对侧投射不会进入 CC。作者单侧将含有 ChR2-mCherry 的腺相关病毒 (AAV) 注射到 C57BL/6J 小鼠的 BLA 中，并在对侧和同侧 NAc 中检测到 BLA 投射。作者用携带 Cre 的前向跨突触转移 AAV 单侧感染 Ai14 小鼠的 BLA，并在同侧 NAc 中检测到 tdTomato+ 细胞和对侧 NAc，两者的 NAc 核心中的细胞密度最大。随后，作者单侧将含有 floxed ChR2-mCherry 的 AAV 注射到 CaMKII-Cre 或 GAD-Cre 小鼠的 BLA 中，观察到对侧 NAc 中存在显著的谷氨酸能投射，但无GABA投射。此外，用膜结合绿色荧光蛋白 (mGFP) 进行顺向标记表明，在中线处横断 AC 后，未检测到对侧 BLA-NAc 谷氨酸能投射。
同侧和对侧 NAc 投射的 BLA 神经元代表具有不同分子表型的分离群体
由于BLA向NAc发送显著的谷氨酸能投射，而NAc没有可检测到的向BLA的投射，作者将逆向AAV霍乱毒素亚基B（CTB）注入NAc，以逆向标记向NAc投射的BLA神经元。作者将逆向AAV eGFP注入大脑一侧的NAc，将AAV-tdTomato注入大脑另一侧的NAc，以逆向标记向同侧和对侧NAc投射的BLA神经元，使其呈现不同的荧光。结果显示，67.50±2.14％的BLA神经元向同侧NAc发送投射，36.98±2.16％的BLA神经元向对侧NAc发送投射，其中一小部分（4.48±0.33％）向双侧投射。
作者将 AAV-Cre.on-FlpO.off-NBL10 注射到一个半球的 BLA 中，并将逆行跨突触 AAV-Cre 注射到同侧，将 AAV-FlpO 注射到对侧 NAc 中，或者将 AAV-FlpO 注射到同侧，将 AAV-Cre 注射到对侧 NAc 中从同侧和对侧 NAc 投射 BLA 神经元中分离并测序核糖体相关mRNA。方差分析显示两组神经元之间的基因表达存在显著差异：与同侧 NAc 投射 BLA 神经元相比，对侧 NAc 投射 BLA 神经元中有 2107 个基因的表达水平较高，有 2336 个基因的表达水平较低。KEGG对差异表达基因的注释显示与几种通路相关的基因表达显著增加，特别是对侧 NAc 投射 BLA 神经元中的催产素信号通路、同侧 NAc 投射 BLA 神经元中的轴突引导和谷氨酸能突触通路。
对侧 BLA-NAc 投射受负性刺激激活，受正性刺激抑制
为了检查对侧和同侧 BLA-NAc 投射对具有正价和负价的刺激的反应，作者记录了同侧和对侧 NAc 中 BLA 谷氨酸能投射的 Ca2+ 瞬变。在自由饮用蔗糖溶液后，在同侧而非对侧 BLA-NAc 投射中检测到 GCaMP 荧光的显著增加,相反，在奎宁溶液舔舐后，对侧 BLA-NAc 投射中发现 GCaMP 荧光增加，但同侧 BLA-NAc 投射中没有发现.这些结果表明，甜味和苦味分别与同侧和对侧 BLA-NAc 投射有关。嗅一只雌性陌生老鼠会增加同侧 BLA-NAc 投射中的 GCaMP 荧光。相反，逃离 CD1 侵略者老鼠会触发对侧 BLA-NAc 投射中更大的 Ca2+ 瞬变。因此，社会奖励和社会回避分别激活了同侧和对侧 BLA-NAc 投射。头顶上方出现迫在眉睫的威胁会降低同侧投射中的 GCaMP 荧光，但会增加对侧投射中的 GCaMP 荧光。
同侧和对侧 BLA-NAc 投射的选择性激活会促进相反的行为
切除对侧BLA-NAc投射降低对负性刺激的回避，而同侧投射的凋亡则会降低对于奖赏的偏好，为了进一步研究这一点，作者用不同波长的激光选择性抑制 NAc 中的同侧或对侧投射。在蔗糖偏好测试或可卡因条件反射中，选择性抑制同侧 BLA-NAc 投射会降低蔗糖摄入量，并损害可卡因条件位置偏好 (CPP) 的获得。选择性抑制对侧 BLANAc 投射会增加奎宁消耗量，减少躲藏时间，增加出现迫在眉睫的威胁时的走动时间，并减少对 CD1 攻击性小鼠的回避。此外，作者在 CPP 装置中对小鼠进行了光遗传学抑制同侧或对侧 BLA-NAc 投射的条件反射训练。数据表明，通过光遗传学抑制同侧 BLA-NAc 投射的条件反射训练的小鼠对激光配对侧产生了回避行为；相反，抑制对侧 BLA-NAc 投射的小鼠则表现出对激光配对侧的偏好。
对侧 BLA-NAc 投射的激活会引起 D2-MSN 激活增强
为了标记受同侧或对侧 BLA 支配的 NAc 神经元，作者将顺行跨突触 AAV-FlpO 注射到大脑一侧的 BLA 中，并将 AAV-Cre 注射到另一侧的BLA，以及 AAV-DIO-eGFP 和 AAV-fDIO-mCherry 的混合物进入一侧的 NAc。在标记的 NAc 神经元中，69.95 ± 4.41% 仅表达 mCherry（仅来自同侧的输入），24.94 ± 4.01% 仅表达增强型 GFP （仅来自对侧的输入），只有 5.11 ± 1.41% 同时表达 eGFP 和 mCherry（来自两者的输入）。
多巴胺受体 D1 和 D2 阳性中棘神经元对情绪价态处理至关重要，约占 NAc 神经元的 95%。作者将顺向跨突触 AAV-Cre 注射到一侧半球的 BLA 中，并将 AAV-DIO-eGFP 双侧注射到 D1-tdTomato 小鼠的 NAc 中。结果显示，同侧BLA支配的NAc神经元中有60.99±2.00%为D1-MSN，对侧BLA支配的NAc神经元中有24.52±1.61%为D2-MSN，在Ai14小鼠一侧BLA注射顺向跨突触AAV Cre后，通过NAc中Drd1/Drd2的smFISH证实了这一点。数据显示，同侧BLA支配的NAc中有60.22±3.34%的tdTomato+细胞为D1-MSN，对侧BLA支配的NAc中有61.35±5.21%的tdTomato+细胞为D2-MSN。
同侧 BLA-NAc 投射的光激活导致 D1-MSN 中的 GCaMP 荧光显著增加，而对侧 BLA-NAc 投射的光激活导致 D2-MSN 中的 GCaMP 荧光异常增加。这些结果表明，同侧 BLA 投射主要支配 D1-MSN，而对侧 BLA 投射主要以 NAc 中的 D2-MSN 为目标。
作者进一步研究了 BLA-NAc 连接在价编码中的作用。数据显示，抑制同侧 BLA 支配的 D1-MSN 可阻断同侧 BLA-NAc 投射激活产生的 RTPP，抑制对侧 BLA 支配的 D2-MSN 可阻止对侧 BLA-NAc 投射激活引起的 RTPA。此外，抑制由同侧 BLA 支配的 D1-MSN 会损害蔗糖偏好，而抑制由对侧 BLA 支配的 D2-MSN 会损害奎宁回避行为。
总结
AC 物理横断的小鼠表现出回避和逃避行为受损，这表明通过 AC 的跨半球连接对于对负面刺激的厌恶行为反应至关重要。使用全脑 X-CLARITY 映射，作者检测到一条独特的通路，该通路从 BLA 投射并穿过 AC 到达对侧伏隔核 (NAc)。该通路独立于已知的终纹和腹侧杏仁核通路，后者投射到同侧 NAc。逆向追踪和核糖体相关 mRNA 测序显示，同侧和对侧 NAc 投射的 BLA 神经元构成具有不同分子表型的分离群体。同侧 BLA-NAc 投射由奖励刺激激活，而对侧 BLA-NAc 投射由厌恶刺激激活。选择性光遗传学抑制同侧 BLA-NAc 投射会抑制奖赏行为，而选择性光遗传学抑制对侧 BLA-NAc 投射会削弱厌恶和逃避行为。相反，选择性光遗传学激活同侧 BLA-NAc 投射会产生对激光配对侧的偏好，而选择性光遗传学激活对侧投射则会引起对激光配对侧的回避。此外，使用跨突触前向追踪和光度记录，作者发现 BLA 投射主要支配同侧 NAc 中的 D1 阳性中棘神经元 (D1-MSN) 并促进 NAc 中的多巴胺释放，而 BLA 投射主要支配对侧 NAc 中的 D2-MSN 并降低 NAc 中的多巴胺水平。
DOI: 10.1126/science.adp7520
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