BLA参与调控食物奖赏诱发摄食偏爱行为的下游神经环路机制

Food reward is one of the major contributors to obesity, because palatable food can activate the brain's reward system and enhance food intake. The basolateral amygdala (BLA), as one of the major brain regions in the reward system, plays an important role in the food reward mechanism. Previous studies have shown that the mechanisms of food reward and addictive drug reward have overlapping neuronal circuits. Our recent studies have shown that the downstream neuronal circuits of the BLA play different roles in the chronic morphine reward mechanism. In addition, our preliminary results have shown that high-fat food reward can activate the neurons in the BLA, the prelimbic cortex (PrL), the infralimbic cortex (IL) and the nucleus accumbens (NAc). However, the downstream neuronal circuit mechanism of the BLA in food reward is still lack of systematic research. Therefore, by using the high-fat food-induced conditioned flavor preference as the animal model, and using the technologies of loop tracer and optogenetics to label BLA neurons that project to different brain regions and have different genetic markers, this project will study the role of BLA neurons that project to the PrL, the IL and the NAc in the high-fat food-induced feeding preference behavior, and the cell subtypes of these BLA neurons with different genetic markers. The results will suggest the downstream neuronal circuit mechanism of the BLA participation in food reward-induced feeding preference behavior, and provide a new method and theoretical basis for the prevention and treatment of obesity.

可口的食物可激活大脑奖赏系统，增强摄食行为，故食物奖赏是肥胖的主要诱因。基底外侧杏仁核（BLA）作为奖赏系统的主要脑区之一，在食物奖赏中发挥着重要作用。大量研究表明，食物奖赏与成瘾性药物奖赏具有重叠的神经环路机制。我们近年的研究表明，BLA下游神经环路在慢性吗啡奖赏中发挥不同的作用；预初实验表明，高脂饮食奖赏可激活BLA及其下游的前边缘皮层（PrL）、下边缘皮层（IL）和伏隔核（NAc）神经元，但食物奖赏中BLA下游神经环路机制仍缺乏系统研究。因此，本项目将借助高脂饮食诱发条件性口味偏爱的动物模型，采用环路示踪、光遗传学等综合技术，特异性标记不同神经环路不同遗传标记的BLA神经元，研究投射到PrL、IL或NAc不同脑区的BLA神经元在高脂饮食诱发摄食偏爱行为中的作用，及其遗传标记的细胞亚型，以揭示BLA在食物奖赏诱发摄食偏爱行为中的下游神经环路机制，为预防和治疗肥胖提供新的思路和理论依据。

复杂且精细的神经环路是大脑行使正常生理功能的基础单元，其功能异常可能会引发脑功能紊乱，导致诸多脑疾病的发生。视觉、嗅觉、听觉等多模态感觉信息传入大脑特定核团后，可通过精确的拓扑学连接传递至下游特定核团，最终将感觉信息整合为一个独特而连贯的信号。近年的研究工作表明，当观察者通过演示者所示的视觉信息和食物的嗅觉信号在大脑皮层如前额叶皮层进行整合后才可转移为安全信号，否则反之。以往关于感知相关的研究大多来自于人类或灵长类脑成像结果，这些研究主要集中于成年期感知相关核团的鉴定，缺乏对这些感官核团及其之间环路的深入研究。本研究以多模态感知觉为切入点，采用社会转移的食物偏爱动物模型模拟多模态感觉整合过程，通过量化这些感觉信息如改变同伴大小、熟悉程度和食物气味，借助环路示踪技术、在体光/化学遗传学、免疫荧光染色等技术来揭示大脑皮层内重要和图案神经元处理两种模态信息直接关联过程中的整合机制。研究结果表明，多模态感知会取消小鼠的STFP行为，介导了摄食安全信号的整合；且单纯的视觉或嗅觉信号不足以介导STFP行为，即不足以介导摄食安全信号的整合，说明社会转移的食物偏爱行为可以模拟多模态感觉的整合过程。进一步研究结果表明，多模态感觉在摄食安全信号的传递和提取阶段中不同脑区神经元的激活情况，发现多模态感觉传递摄食安全信号时可以激活前边缘皮层（PrL）、伏隔核（NAc）core和基底外侧杏仁核（BLA）等脑区的神经元，而对NAc shell和外侧下丘脑（LH）等脑区的神经元无影响；多模态感觉提取摄食安全信号时可以激活PrL和LH脑区的神经元，而对NAc和BLA脑区的神经元无影响，说明PrL神经元在两个阶段均发挥着重要作用。这一研究结果为多模态感知觉整合摄食安全信号的神经环路机制研究提供更多实验基础，为临床上预防和治疗多模态感知相关的神经系统疾病提供新的思路和理论依据。