背侧中缝核与杏仁核的神经网络参与焦虑调控及其机制的探讨

Amydala and dorsal raphe nucleus （DRN）play pivotal roles in anxiety disorder. However, the functional role of their circuits in anxiety remains unclear. Our previous results showed that the dorsal raphe nucleus projected to the basolateral amygdala (BLA) and central nucleus(CeA). Selective stimulation or inhibition of the DRN-CeA fibers reduced or enhanced innate anxiety levels through behavioral and optogenetic experiments. However, modulation of the DRN-BLA projection didn't exert significant effects on anxiety. Although the DRN contains heterogeneous types of neurons, previous studies focused on 5-HT and DA neurons. Here, we specially expressed light-activated ion channels on serotonin and dopamine neurons in the DRN. Open field and elevated plus maze tests will be used to assess the anxiety states after the activation or inhibition of DRN-amygdala projections. To check the effect of DRN-amygdala projection on postsynaptic neurons, we recorded postsynaptic currents on neurons of amygdala-related nuclei with whole-cell recordings in in vitro slices. The project aims to deepen our understanding of the cellular and circuit mechanisms of anxiety, which may shed new light on the pathological mechanisms of anxiety disorders and provide a potential target for intervention of anxiety.

杏仁核和背侧中缝核是焦虑调节的两个重要核团，但目前尚不清楚二者是否存在功能性环路。我们前期的预实验结果表明，背侧中缝核对杏仁核各核团均具有投射，其中到杏仁中央核投射较密集。利用行为学实验和光控遗传学手段，我们发现抑制或者激活背侧中缝核到杏仁中央核的投射可以改变小鼠的焦虑水平，而干预到基底外侧杏仁核的投射则没有明显影响。DRN包含有多种神经元类型，尤以5-羟色胺（5-HT）能神经元和多巴胺能（DA）神经元关注较多，本研究拟利用特异性表达在5-HT神经元或多巴胺能神经元的cre转基因小鼠，将携带光敏感通道的病毒注射到背侧中缝核，应用旷场试验和高架十字迷宫实验观察激活或抑制DRN到杏仁核相关核团的投射对焦虑样行为的影响。在离体脑片上观察干预投射对相关核团神经元产生怎样的影响。旨在揭示调节焦虑的神经环路及其细胞机制，这有助于理解情感紊乱的病理学机制，并为功能性干预提供一个新的靶点。

背景: 随着现代社会工作生活节奏的加快和各方面竞争压力的增加，负性应激，特别是负性心理应激已成为一个不可忽视的因素威胁着人们的健康。焦虑是一种频繁的消极情绪状态,它以忧虑和恐惧的感觉为特征,并伴随着特定的躯体、认知和行为表现。神经环路在调节睡眠、学习记忆等脑的功能方面发挥着重要的角色。但调节焦虑的脑神经环路还依然有待于进一步探索。. 研究内容: （1）DRN中的神经元进行筛选和鉴定：采用C57 BL/6J、Slc6a4-cre（特异性表达在5-HT神经元）和TH-cre（特异性表达在DA神经元）小鼠，将携带有光敏感通道的病毒注射入DRN脑区；利用高架十字迷宫和旷场试验检测相应的焦虑水平。（2）DRN对杏仁核相关核团的5-HT能投射对突触后神经元的影响：采用Slc6a4-cre小鼠，将携带有光敏感通道的病毒注射入DRN脑区；离体脑片记录BLA、CeA里的相应神经元，激活或抑制DRN对杏仁核相关核团的投射，观察突触后神经元兴奋性电流等的变化；离体脑片记录的过程中加入不同的5-HT的受体阻断剂等，寻找投射介导效应所通过的受体类型。（3）干预5-HT能或DA能投射所作用的受体，观察对焦虑行为的影响：采用Slc6a4-cre小鼠，将携带有光敏感通道的病毒注射入DRN脑区；行为学实验前，在BLA、CeA脑区注射筛选出的受体的阻断剂或激动剂；利用高架十字迷宫和旷场试验检测相应的焦虑水平。（4）干预CeA局部神经元，观察对焦虑行为的影响：采用Syn-cre小鼠，将携带有光敏感通道的病毒注射入CeA脑区；激活CeA局部神经元，检测小鼠的焦虑水平。. 结果: 揭示了背侧中缝核对杏仁核相关核团的投射在焦虑中的作用，具体探讨了5HT能神经元对BLA和CeA的投射对焦虑行为的调控。CeA中的5-HT投射发挥着抗焦虑样效应，激活5-HT能投射能增加CeA神经元的兴奋性，这些效应可以被5-HT1A受体逆转。局部CeA脑区干预神经元兴奋性，可以调控焦虑样行为。. 意义: 揭示了背侧中缝核对杏仁核相关核团的投射在焦虑行为中的作用及其潜在机制，为理解情感紊乱的机制提供了理论基础。