外侧缰核在调节小鼠厌恶和奖赏行为中的作用及机制

论文摘要

奖赏和厌恶系统是调节动物机体“趋利避害”这一动机行为的重要保障,是生物生存、种族延续和生物进化的重要影响因素。奖赏刺激可产生愉悦、兴奋和欢快的感觉,进而导致趋向行为,并最终引导行为加强,诱发生物体有目的、有动机的行为反应,形成一种正性强化作用;相反地,厌恶刺激会导致生物产生恐惧、厌恶和反感等消极情绪,诱发回避行为,表现为一种负性强化效应。外侧缰核（LHb）作为脑内十分重要的负性行为调控中枢,也被称为“反奖赏中枢”,其与脑内重要的奖赏中枢——腹侧被盖区（VTA）之间不仅有着密切的纤维联系,而且二者均可对外界的各种奖赏或厌恶刺激产生反应,参与调节脑内奖赏和厌恶系统。但二者是如何汇聚奖赏和厌恶这两种相反的刺激信息,尤其是其中的单个神经元是否可汇聚并处理厌恶和奖赏这两种不同的传入信息,以及LHb中相关种类神经元对奖赏和厌恶行为的调节作用尚不清楚。在本研究中,结合多通道整体电生理和光遗传技术,我们记录了LHb和VTA中单个神经元分别对奖赏和厌恶刺激这两种不同的刺激信息的反应,分析了奖赏和厌恶信息在单个神经元中的汇聚情况,并进一步对LHb中对奖赏和厌恶刺激均有反应的神经元进行了鉴别,以明确其中谷氨酸神经元所占的比例。之后,结合光遗传技术和行为学检测,分别兴奋或抑制LHb中的谷氨酸神经元,或是VTA中来自LHb的谷氨酸神经纤维末梢,记录观察小鼠奖赏和厌恶相关行为的变化。结果显示,LHb神经元主要对奖赏刺激产生抑制反应,对厌恶刺激产生兴奋反应;而VTA神经元相反,其主要对奖赏刺激产生兴奋反应,对厌恶刺激产生抑制反应。在LHb和VTA中分别有75%和55%的单个神经元可汇聚奖赏和厌恶这两种信息的传入（汇聚神经元）,但二者的反应趋势相反:LHb中77%的汇聚神经元为厌恶兴奋-奖赏抑制神经元,且主要是谷氨酸能神经元（88%）;而VTA中51%的汇聚神经元是奖赏兴奋-厌恶抑制神经元。更为重要的是,兴奋LHb中的谷氨酸能神经元可明显抑制VTA中的这类汇聚神经元。行为学结果显示,不论是激活小鼠LHb谷氨酸神经元,抑或是激活LHb至VTA的谷氨酸能神经纤维投射均可引发厌恶行为;抑制LHb至VTA的谷氨酸神经纤维投射可产生奖赏行为,然而,抑制LHb谷氨酸神经元却未能诱发奖赏行为。我们的研究表明,厌恶中枢LHb中汇聚奖赏和厌恶这两种不同信息的单个谷氨酸神经元和奖赏中枢VTA中汇聚厌恶和奖赏信息的单个神经元间可能存在相互作用,并在机体奖赏和厌恶行为调节的过程中发挥重要作用。

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Abstract

英文缩略词表

引言

第1章文献综述

1.1 奖赏和厌恶

1.1.1 DA系统在奖赏与厌恶调节中的作用

1.1.2 5-TH系统在奖赏和厌恶调节中的作用

1.2 光遗传学在奖赏和厌恶相关研究中的应用

1.3 缰核

1.3.1 缰核的纤维联系

1.3.1.1 外侧缰核和DA系统的功能联系

1.3.1.2 外侧缰核和5-HT系统的功能联系

1.3.1.3 外侧缰核和上游核团的功能联系

1.3.2 外侧缰核参与奖赏和厌恶功能的调节

1.3.2.1 外侧缰核至DA系统的投射参与奖赏和厌恶的调节

1.3.2.2 外侧缰核至5-HT系统的投射参与奖赏和厌恶的调节

1.3.2.3 上游核团至外侧缰核的投射参与奖赏和厌恶的调节

第2章实验材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 实验动物

2.1.2 实验仪器

2.1.3 主要试剂及耗材

2.1.4 主要溶液的配制

2.1.5 相关病毒

2.2 实验方法

2.2.1 转基因小鼠鉴定

2.2.1.1 PCR引物

2.2.1.2 基因组DNA提取

2.2.1.3 PCR扩增

2.2.1.4 凝胶电泳

2.2.2 病毒注射

2.2.3 病毒感染及位置的鉴定

2.2.3.1 灌流及组织固定

2.2.3.2 冰冻切片

2.2.3.3 荧光鉴定

2.2.4 光遗传结合在体多通道电生理记录

2.2.4.1 制作光刺激记录电极

2.2.4.2 动物手术

2.2.4.2.1 LHb光刺激记录电极植入

2.2.4.2.2 LHb光刺激VTA记录电极植入

2.2.4.3 电生理数据记录

2.2.4.4 数据采集

2.2.4.5 电生理数据分析

2.2.5 行为学实验

2.2.5.1 光纤电极植入手术

2.2.5.1.1 LHb光纤植入

2.2.5.1.2 小鼠VTA光纤植入

2.2.5.2 行为学记录

2.2.5.2.1 实时位置偏爱行为

2.2.5.2.2 条件性位置偏爱行为

2.2.6 位置鉴定

2.3 统计分析

第3章实验结果

3.1 小鼠LHb中单个神经元同时接受奖赏和厌恶刺激信息

3.2 LHb中的汇聚神经元主要是谷氨酸神经元

3.3 兴奋LHb谷氨酸神经元诱发小鼠厌恶行为,但抑制LHb谷氨酸神经元并为产生奖赏行为

3.4 兴奋VTA中来自LHb的直接谷氨酸能纤维投射末梢产生厌恶行为,抑制该纤维末梢产生奖赏行为

3.5 VTA单个神经元汇聚奖赏和厌恶两种刺激信号

3.6 VTA中的汇聚神经元接受LHb中谷氨酸神经元的调控

第4章讨论

第5章结论

参考文献

作者简介及在学期间所取得的科研成果

致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 李继成

导师: 赵华

关键词: 外侧缰核,谷氨酸神经元,厌恶,奖赏,腹侧被盖区,光遗传,多通道电生理

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 吉林大学

分类号: Q42

总页数: 97

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外侧缰核在调节小鼠厌恶和奖赏行为中的作用及机制

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