為什么我們會(huì)討厭某些味道？Palmiter團(tuán)隊(duì)揭示味覺(jué)丘腦CCK/OPRM1神經(jīng)元介導(dǎo)厭惡行為與情緒整合的神經(jīng)機(jī)制

丘腦腹側(cè)后內(nèi)側(cè)核（VPMpc）也被稱為味覺(jué)丘腦，接收來(lái)自臂旁核的輸入并將味覺(jué)信息傳遞至味覺(jué)（或島葉）皮層。以往的研究主要集中在VPMpc在傳遞味覺(jué)信號(hào)中的作用。

基于此，2025年9月26日，華盛頓大學(xué)霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所Richard D. Palmiter研究團(tuán)隊(duì)在Nature communications雜志發(fā)表了“Gustatory thalamic neurons mediate aversive behaviors”揭示了味覺(jué)丘腦神經(jīng)元介導(dǎo)厭惡行為。

本文研究表明VPMpc還介導(dǎo)厭惡行為。通過(guò)對(duì)小鼠單個(gè)神經(jīng)元進(jìn)行在體鈣信號(hào)記錄，作者發(fā)現(xiàn)VPMpc中表達(dá)膽囊收縮素和μ-阿片受體的神經(jīng)元對(duì)多種有害刺激和恐懼記憶產(chǎn)生反應(yīng)。化學(xué)遺傳學(xué)和光遺傳學(xué)激活這些神經(jīng)元會(huì)增強(qiáng)對(duì)厭惡刺激的反應(yīng)，而抑制這些神經(jīng)元?jiǎng)t會(huì)減弱厭惡行為。本研究擴(kuò)展了VPMpc的功能，表明其還參與將厭惡和威脅信號(hào)傳遞至島葉皮層和外側(cè)杏仁核。

圖一 CCKVPMpc神經(jīng)元和OPRM1VPMpc神經(jīng)元直接接受來(lái)自CGRPPBN神經(jīng)元的神經(jīng)支配

先前研究發(fā)現(xiàn)，表達(dá)降鈣素基因相關(guān)肽的臂旁核神經(jīng)元（CGRPPBN）廣泛投射至VPMpc，且光激活其末梢可產(chǎn)生顯著效應(yīng)。為識(shí)別其下游靶神經(jīng)元，作者篩選了多種候選Cre小鼠品系，但未在VPMpc中檢測(cè)到有效標(biāo)記。隨后結(jié)合腦圖譜分析，選擇CckCre和Oprm1Cre小鼠，發(fā)現(xiàn)兩者在VPMpc中均能驅(qū)動(dòng)基因表達(dá)。

進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)顯示，Cck與Oprm1在VPMpc神經(jīng)元中幾乎完全共表達(dá)，約占該區(qū)域神經(jīng)元的50%且這些神經(jīng)元主要為谷氨酸能（與Slc17a6共標(biāo)）。通過(guò)在CalcaCre小鼠PBN表達(dá)hM3Dq并激活CGRPPBN神經(jīng)元后，約18%的Cck+/Oprm1+神經(jīng)元表達(dá)Fos，而對(duì)照組幾乎無(wú)表達(dá)，表明這些神經(jīng)元可被CGRPPBN通路有效激活。

電生理結(jié)合光遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)表明：在CalcaFLPo::CckCre或CalcaFLPo::Oprm1Cre小鼠中，光激活PBN末梢可在CCKVPMpc和OPRM1VPMpc神經(jīng)元中誘發(fā)快速（潛伏期<3 ms）、AMPA/NMDA受體介導(dǎo)的興奮性突觸后電流且該反應(yīng)可被河豚毒素阻斷、4-AP部分恢復(fù)，提示為單突觸、動(dòng)作電位依賴的谷氨酸能輸入。

綜上，Cck和Oprm1在VPMpc中幾乎共表達(dá)于同一群谷氨酸能神經(jīng)元，且這些神經(jīng)元直接接受來(lái)自CGRPPBN神經(jīng)元的興奮性突觸支配。

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圖二 VPMpc神經(jīng)元參與恐懼學(xué)習(xí)記憶的回憶

作者分析了CCKVPMpc神經(jīng)元在聽(tīng)覺(jué)恐懼條件反射過(guò)程中的活動(dòng)，這是一種關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)范式，其中一種聲音（條件刺激）與足底電擊（非條件刺激）配對(duì)。使用了之前表達(dá)GCaMP6m并植入GRIN透鏡的同一批小鼠，在執(zhí)行為期三天的恐懼條件反射實(shí)驗(yàn)時(shí)，檢測(cè)了CCKVPMpc神經(jīng)元的鈣動(dòng)態(tài)。

在第一天，當(dāng)小鼠接受10次10秒聲音刺激時(shí)，只有少數(shù)CCKVPMpc神經(jīng)元被激活。在第二天，經(jīng)過(guò)10次條件刺激與非條件刺激的配對(duì)后，許多CCKVPMpc神經(jīng)元對(duì)足底電擊產(chǎn)生了反應(yīng)。在第三天，小鼠在一個(gè)新的環(huán)境中僅接受聲音刺激；許多CCKVPMpc神經(jīng)元在10秒聲音期間產(chǎn)生了反應(yīng)，并且這種活動(dòng)在聲音結(jié)束后持續(xù)了超過(guò)10秒的記錄時(shí)間；該反應(yīng)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于第一天的反應(yīng)。

與第一天的活動(dòng)變化相比，第二天和第三天產(chǎn)生反應(yīng)的神經(jīng)元比例均顯著增加。這些鈣成像研究揭示，CCKVPMpc神經(jīng)元在條件反射形成后會(huì)被條件刺激激活，反映了恐懼記憶的回憶，這一點(diǎn)與在CGRPPBN神經(jīng)元中觀察到的現(xiàn)象類似。

圖三 失活CCK/OPRM1VPMpc神經(jīng)元會(huì)減弱厭惡反應(yīng)

為了評(píng)估CCK/OPRM1VPMpc神經(jīng)元是否對(duì)厭惡行為反應(yīng)是必需的，作者使用破傷風(fēng)毒素（TetTox）沉默這些神經(jīng)元。

結(jié)果顯示，表達(dá)TetTox的小鼠觸覺(jué)敏感性降低（von Frey測(cè)試中縮足閾值升高），對(duì)有害熱刺激的痛覺(jué)反應(yīng)也減弱。在恐懼條件反射實(shí)驗(yàn)中，TetTox小鼠對(duì)電擊的僵直反應(yīng)較弱，且次日對(duì)聲音和原始環(huán)境的恐懼記憶表達(dá)顯著受損。在增強(qiáng)型驚跳實(shí)驗(yàn)中，訓(xùn)練后對(duì)照小鼠對(duì)光刺激的驚跳反應(yīng)增強(qiáng)（提示學(xué)習(xí)到CS-US關(guān)聯(lián)），而TetTox小鼠無(wú)此增強(qiáng)，表明其難以形成或回憶條件性恐懼。

在條件位置偏好（CPA）測(cè)試中，TetTox小鼠在與厭惡性藥物U50488配對(duì)后，未表現(xiàn)出對(duì)配對(duì)隔間的回避，而對(duì)照小鼠則明顯回避。

綜上，沉默CCK/OPRM1VPMpc神經(jīng)元可降低感覺(jué)敏感性并損害對(duì)厭惡刺激的學(xué)習(xí)與情緒反應(yīng)，提示該神經(jīng)元群體在感覺(jué)-情緒整合中起關(guān)鍵作用。

圖四 VPMpc到IC的投射編碼負(fù)性情緒效價(jià)

關(guān)于CCKVPMpc神經(jīng)元如何連接島葉皮層（IC）和前外側(cè)杏仁核（LA），存在兩種可能：模型A（平行投射：不同神經(jīng)元分別投向IC或LA）和模型B（側(cè)支投射：?jiǎn)蝹€(gè)神經(jīng)元同時(shí)投向兩個(gè)區(qū)域）。為區(qū)分二者，作者在CckCre小鼠中采用逆向示蹤結(jié)合INTRSECT病毒策略：將逆向表達(dá)Flp的病毒注入IC，將Cre/Flp雙依賴的報(bào)告病毒注入VPMpc。

結(jié)果顯示，被IC逆向標(biāo)記的VPMpc神經(jīng)元也投射至LA，支持模型B：CCKVPMpc神經(jīng)元通過(guò)側(cè)支同時(shí)支配IC和LA。此外，還觀察到其對(duì)杏仁紋狀體過(guò)渡區(qū)和中央杏仁核的投射。

為探究不同輸出通路的功能，作者在VPMpc雙側(cè)注射ChR2:YFP或YFP對(duì)照病毒并在IC或LA上方植入光纖。光激活VPMpc→IC或VPMpc→LA通路均可引發(fā)持續(xù)5天的異常性疼痛，重復(fù)刺激則導(dǎo)致長(zhǎng)達(dá)30天的痛覺(jué)敏化，表明兩條通路均參與觸覺(jué)敏感性調(diào)控。

然而，在實(shí)時(shí)位置偏好測(cè)試中，僅光激活VPMpc→IC通路的小鼠表現(xiàn)出對(duì)光刺激側(cè)的顯著回避且刺激結(jié)束后仍持續(xù)回避，提示該通路具有厭惡性并可形成短期厭惡記憶；而激活VPMpc→LA通路則未引起偏好改變。

綜上，CCKVPMpc神經(jīng)元通過(guò)單神經(jīng)元側(cè)支同時(shí)投射至IC和LA，兩條通路均能驅(qū)動(dòng)異常性疼痛，但僅VPMpc→IC通路介導(dǎo)厭惡性情緒反應(yīng)，提示其在感覺(jué)與情緒維度中的雙重但分離的功能。

總結(jié)

VPMpc神經(jīng)元不僅向IC投射，還直接支配LA、CeA和ASt。其對(duì)IC和LA均有功能連接，參與觸覺(jué)與厭惡相關(guān)行為。該核團(tuán)不僅是味覺(jué)中繼站，更在感覺(jué)-情緒整合及多種厭惡反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

文章來(lái)源

https://doi.org/10.1038/s41467-025-63464-5

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