Science：首次发现一种皮质-脑干回路控制和预测强迫性饮酒行为的产生
来源：本站原创 2019-11-25 12:45
2019年11月25日讯/生物谷BIOON/---虽然酒精的使用在现代社会是普遍存在的，但只有一部分人会出现酒精使用障碍（alcohol use disorder），即酒精成瘾。然而，科学家们还不明白为何有些人容易出现饮酒问题，而另一些人却没有。如今，在一项新的研究中，来自美国沙克生物学研究所和麻省理工学院等研究机构的研究人员发现了一种控制小鼠饮酒行为的皮质-脑干回路（cortical-brain
2019年11月25日讯/生物谷BIOON/---虽然酒精的使用在现代社会是普遍存在的，但只有一部分人会出现酒精使用障碍（alcohol use disorder），即酒精成瘾。然而，科学家们还不明白为何有些人容易出现饮酒问题，而另一些人却没有。如今，在一项新的研究中，来自美国沙克生物学研究所和麻省理工学院等研究机构的研究人员发现了一种控制小鼠饮酒行为的皮质-脑干回路（cortical-brainstem circuit），并且它可以作为一种生物标志物用于预测小鼠日后产生的强迫性饮酒行为。在未来，这些发现可能会对理解人类的酗酒和酒精成瘾产生潜在影响。相关研究结果发表在2019年11月22日的Science期刊上，论文标题为“A cortical-brainstem circuit predicts and governs compulsive alcohol drinking”。
论文通讯作者、沙克生物学研究所系统神经生物学实验室的Kay Tye教授说，“我希望这将是一项具有里程碑意义的研究，这是因为我们（首次）发现了一种可以提前数周准确预测哪些小鼠会出现强迫性饮酒行为的大脑回路。这项研究填补了回路分析与酒精成瘾研究之间的空白，并首次揭示了强迫性饮酒的表现是如何随时间的推移在大脑中产生的。”
美国国家卫生研究院（NIH）将酒精使用障碍定义为一种慢性脑部疾病，在这种疾病中，个体强迫性饮酒，常常伴有负面情绪。先前的研究集中在探究饮酒障碍（drinking disorder）产生后的大脑。Tye的研究团队首次试图发现导致强迫性饮酒容易产生的大脑回路，而这在之前并没有被研究过。
论文第一作者、美国范德比尔特大学药理学系助理教授Cody Siciliano说，“我们最初试图了解酗酒会如何改变大脑，从而促进强迫性饮酒产生。在这个过程中，我们偶然发现了一个令人惊讶的发现，即我们实际上能够根据首次喝酒时的神经活动来预测哪些动物会出现迫性饮酒行为。”
在这项新的研究中，这些研究人员创建了一种称为“酗酒诱导的强迫任务（binge-induced compulsion task, BICT）”的测试方法，以探究饮酒的易感性与经验如何相互作用，从而在小鼠中产生强迫性饮酒。BICT允许这些研究人员研究酒精摄入以及带有负面影响的酒精摄入，比如酒精中加入了苦味。通过一系列测试，他们观察到这些小鼠可以分为三组：低饮酒组、高饮酒组和强迫饮酒组。与前两组不同，强迫饮酒组中的小鼠对负面影响不敏感。
这些研究人员随后使用一种称为微内窥镜单细胞分辨率钙成像（microendoscopic single-cell resolution calcium imaging）的成像技术，可以在饮酒之前、饮酒期间和饮酒后绘制感兴趣的细胞和大脑区域的图谱。具体来说，他们研究了两个参与行为控制和对不良事件做出反应的大脑区域---内侧前额叶皮层（medial prefrontal cortex）和导水管周围灰质（periaqueductal gray matter）---中的神经元活动。他们发现强迫性饮酒的产生与这两个大脑区域之间的神经通信模式有关，并且这种通信模式是预测未来出现强迫性饮酒的生物标志物。此外，通过使用光遗传学技术，他们利用光来控制这种神经通路的活动。通过开启或关闭这种大脑回路，他们能够增加或减少强迫性饮酒。
Tye说：“如今，我们通过观察小鼠的大脑，发现了可在强迫性饮酒产生之前预测它们是否成为强迫性饮酒者的神经活动模式。我们不知道这个大脑回路是专门针对酒精的，还是同一个回路参与多种不同的强迫行为，比如与其他物质滥用或自然奖励有关的行为，因此我们还需要对此进行研究。”
接下来，这些研究人员计划对这些皮质-脑干神经元进行测序，以鉴定可用于治疗的靶标。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Cody A. Siciliano et al. A cortical-brainstem circuit predicts and governs compulsive alcohol drinking. Science, 2019, doi:10.1126/science.aay1186.
2.Kimberly Nixon et al. Compelled to drink: Why some cannot stop. Science, 2019, doi:10.1126/science.aaz7357.
3.Brain biomarker predicts compulsive drinking in mice
https://medicalxpress.com/news/2019-11-brain-biomarker-compulsive.html
内侧前额叶皮层神经元的细胞核(蓝色)，这些神经元将它们的轴突(绿色)投射到导水管周围灰质区。图片来自Salk Institute。
论文通讯作者、沙克生物学研究所系统神经生物学实验室的Kay Tye教授说，“我希望这将是一项具有里程碑意义的研究，这是因为我们（首次）发现了一种可以提前数周准确预测哪些小鼠会出现强迫性饮酒行为的大脑回路。这项研究填补了回路分析与酒精成瘾研究之间的空白，并首次揭示了强迫性饮酒的表现是如何随时间的推移在大脑中产生的。”
美国国家卫生研究院（NIH）将酒精使用障碍定义为一种慢性脑部疾病，在这种疾病中，个体强迫性饮酒，常常伴有负面情绪。先前的研究集中在探究饮酒障碍（drinking disorder）产生后的大脑。Tye的研究团队首次试图发现导致强迫性饮酒容易产生的大脑回路，而这在之前并没有被研究过。
论文第一作者、美国范德比尔特大学药理学系助理教授Cody Siciliano说，“我们最初试图了解酗酒会如何改变大脑，从而促进强迫性饮酒产生。在这个过程中，我们偶然发现了一个令人惊讶的发现，即我们实际上能够根据首次喝酒时的神经活动来预测哪些动物会出现迫性饮酒行为。”
在这项新的研究中，这些研究人员创建了一种称为“酗酒诱导的强迫任务（binge-induced compulsion task, BICT）”的测试方法，以探究饮酒的易感性与经验如何相互作用，从而在小鼠中产生强迫性饮酒。BICT允许这些研究人员研究酒精摄入以及带有负面影响的酒精摄入，比如酒精中加入了苦味。通过一系列测试，他们观察到这些小鼠可以分为三组：低饮酒组、高饮酒组和强迫饮酒组。与前两组不同，强迫饮酒组中的小鼠对负面影响不敏感。
这些研究人员随后使用一种称为微内窥镜单细胞分辨率钙成像（microendoscopic single-cell resolution calcium imaging）的成像技术，可以在饮酒之前、饮酒期间和饮酒后绘制感兴趣的细胞和大脑区域的图谱。具体来说，他们研究了两个参与行为控制和对不良事件做出反应的大脑区域---内侧前额叶皮层（medial prefrontal cortex）和导水管周围灰质（periaqueductal gray matter）---中的神经元活动。他们发现强迫性饮酒的产生与这两个大脑区域之间的神经通信模式有关，并且这种通信模式是预测未来出现强迫性饮酒的生物标志物。此外，通过使用光遗传学技术，他们利用光来控制这种神经通路的活动。通过开启或关闭这种大脑回路，他们能够增加或减少强迫性饮酒。
Tye说：“如今，我们通过观察小鼠的大脑，发现了可在强迫性饮酒产生之前预测它们是否成为强迫性饮酒者的神经活动模式。我们不知道这个大脑回路是专门针对酒精的，还是同一个回路参与多种不同的强迫行为，比如与其他物质滥用或自然奖励有关的行为，因此我们还需要对此进行研究。”
接下来，这些研究人员计划对这些皮质-脑干神经元进行测序，以鉴定可用于治疗的靶标。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Cody A. Siciliano et al. A cortical-brainstem circuit predicts and governs compulsive alcohol drinking. Science, 2019, doi:10.1126/science.aay1186.
2.Kimberly Nixon et al. Compelled to drink: Why some cannot stop. Science, 2019, doi:10.1126/science.aaz7357.
3.Brain biomarker predicts compulsive drinking in mice
https://medicalxpress.com/news/2019-11-brain-biomarker-compulsive.html
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