小鼠爬桿實(shí)驗(yàn)是評估嚙齒類動物運(yùn)動協(xié)調(diào)性和神經(jīng)肌肉功能的經(jīng)典行為學(xué)測試。實(shí)驗(yàn)中將小鼠置于垂直或傾斜桿頂端，記錄其完成180°轉(zhuǎn)身并爬至桿底的時間及動作協(xié)調(diào)性。通過觀察滑落次數(shù)、轉(zhuǎn)身策略和完成時間等指標(biāo)，可量化運(yùn)動能力及平衡感。該實(shí)驗(yàn)常用于帕金森病等運(yùn)動障礙疾病模型的運(yùn)動功能評價(jià)，以及神經(jīng)保護(hù)藥物或基因干預(yù)治療效果的檢測，具有操作簡便、重復(fù)性高的特點(diǎn)。

2025年4月15日，法國蔚藍(lán)海岸大學(xué)Sebastian P. Fernandez在Biological Psychiatry發(fā)表：Social stress increases anxiety by GluA1-dependent synaptic strengthening of ventral tegmental area inputs to the basolateral amygdala，揭示了社交壓力通過GluA1依賴的腹側(cè)被蓋區(qū)（VTA）到基底外側(cè)杏仁核（BLA）輸入的突觸增強(qiáng)來增加焦慮。

大腦防御機(jī)制進(jìn)化出維持低水平狀態(tài)焦慮的功能，但壓力暴露等風(fēng)險(xiǎn)因素會改變防御回路的活動，導(dǎo)致焦慮增加。杏仁核是維持適應(yīng)性焦慮水平的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，但其過度活躍可能導(dǎo)致病理性焦慮，具體機(jī)制尚不明確。本研究通過慢性社交挫敗應(yīng)激（CSD）模型，結(jié)合病毒示蹤、膜片鉗記錄、光遺傳學(xué)等技術(shù)，揭示了VTA到BLA的突觸輸入如何受壓力影響，并發(fā)現(xiàn)VTA-BLA通路在焦慮中的關(guān)鍵作用。

圖一 長期的社交壓力會增加焦慮感

為了研究導(dǎo)致焦慮增加的機(jī)制，雄性和雌性小鼠接受了10天的慢性社會挫敗應(yīng)激（CSD），隨后進(jìn)行了行為測試和膜片鉗記錄。在O迷宮中，受應(yīng)激的小鼠對開放臂的探索顯著減少，而在曠場實(shí)驗(yàn)中，它們較少進(jìn)入中心區(qū)域，但總移動距離與對照組相似，表明CSD增加了焦慮而不影響運(yùn)動功能。膜片鉗記錄顯示，CSD并未改變BLA神經(jīng)元的興奮性，但顯著增加了自發(fā)興奮性突觸后電流（sEPSC）的頻率，提示谷氨酸能釋放增強(qiáng)。此外，CSD還提高了這些神經(jīng)元的動作電位放電概率。無論雄性還是雌性小鼠，在CSD后均表現(xiàn)出類似的焦慮水平上升和神經(jīng)元活動變化，而僅經(jīng)歷一次社會挫敗的小鼠未顯示出焦慮水平的升高。這些結(jié)果表明，慢性應(yīng)激通過增強(qiáng)BLA的谷氨酸能釋放和突觸放電，明顯增加了小鼠的焦慮水平。

圖二 VTA的谷氨酸能神經(jīng)元可被社交壓力激活

為探究投射到BLA的VTAGlu神經(jīng)元是否在CSD后引發(fā)焦慮，研究人員先在VGluT2-Cre小鼠的BLA中用逆向Cre依賴性示蹤劑，發(fā)現(xiàn)該類神經(jīng)元主要位于VTA內(nèi)側(cè)和前部，與TH共表達(dá)少；通過cFos共免疫染色證實(shí)急性挫敗能激活這些神經(jīng)元，又運(yùn)用光纖記錄觀察到小鼠受攻擊時VTAGlu神經(jīng)元鈣濃度短暫升高；全細(xì)胞膜片鉗記錄顯示，CSD使VTAGlu→BLA神經(jīng)元興奮性顯著增強(qiáng)。綜上，VTAGlu神經(jīng)元可被社交壓力激活，長期暴露于壓力下會發(fā)生不良適應(yīng)性改變，增強(qiáng)向BLA的谷氨酸能輸入從而促進(jìn)焦慮產(chǎn)生。

圖三 CSD會促進(jìn)AMPAR的轉(zhuǎn)運(yùn)使其更傾向于插入GluA1亞基，同時增強(qiáng)BLA神經(jīng)元的突觸放電

CSD通過增加BLA中含GluA1亞基的AMPA受體（AMPAR）的數(shù)量，增強(qiáng)了VTA谷氨酸能（VTAGlu）突觸的功能。使用光遺傳刺激VTAGlu發(fā)現(xiàn)，CSD導(dǎo)致了更強(qiáng)的內(nèi)向整流，即在超極化電位下的電流幅度高于去極化電位，表明CSD增加了缺乏GluA2亞基的強(qiáng)內(nèi)向整流AMPAR的數(shù)量。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，在對照組小鼠中，光遺傳激活VTAGlu時，BLA主神經(jīng)元的動作電位生成概率低于20%，而在CSD小鼠中顯著提高。相比之下，mPFC輸入對BLA主神經(jīng)元的放電能力不受CSD影響。定量高分辨率陣列斷層掃描顯示，CSD小鼠中VTAGlu軸突與AMPAR GluA1的關(guān)聯(lián)顯著增加，但皮質(zhì)輸入未見類似變化。總體而言，這些數(shù)據(jù)表明CSD通過增加含GluA1亞基的AMPA受體數(shù)量，增強(qiáng)了VTAGlu突觸對BLA主神經(jīng)元的作用從而提高了其去極化并放電的能力，而這種突觸重組并未影響其他輸入如mPFC的效能。

圖四 AMPA型谷氨酸受體GluA1亞基的轉(zhuǎn)運(yùn)過程

為了驗(yàn)證GluA1亞基的插入是否驅(qū)動了VTAGlu輸入在應(yīng)激誘導(dǎo)下的適應(yīng)不良和焦慮，研究采用了一種交叉病毒策略，在接收VTA投射的BLA神經(jīng)元中表達(dá)了融合了mCherry的GluA1ct以阻斷內(nèi)源性GluA1亞基的運(yùn)輸。結(jié)果顯示，表達(dá)GluA1ct的小鼠在O迷宮中探索開放臂的時間增加，表明其焦慮行為減少，盡管在曠場實(shí)驗(yàn)中進(jìn)入中心區(qū)域的時間未顯著增加且運(yùn)動功能保持不變。電生理記錄顯示，阻斷GluA1運(yùn)輸并未影響基本膜特性或?qū)﹄娏髯⑷氲姆烹婎l率，但明顯降低了CSD后BLA神經(jīng)元的突觸放電。這些結(jié)果表明，應(yīng)激誘導(dǎo)的焦慮是由接收VTA輸入的一組BLA神經(jīng)元中含GluA1的AMPAR整合所介導(dǎo)的，而阻斷這一過程可以有效抑制焦慮行為的發(fā)生。

綜上所述，研究揭示了VTA不僅參與獎賞處理，還在環(huán)境威脅和觸發(fā)防御反應(yīng)方面起關(guān)鍵作用。慢性壓力暴露導(dǎo)致VTAGlu→BLA回路過度激活，表現(xiàn)為對開放臂的回避增加，表明焦慮水平升高。揭示了慢性壓力如何通過特定神經(jīng)回路的改變來增加焦慮，具體體現(xiàn)在VTA谷氨酸能神經(jīng)元到BLA的輸入增強(qiáng)。

文章來源

https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2025.04.007