客户文章 | Mol Psychiatry | 南京医科大学团队揭秘慢性应激兴趣减退的特异性神经环路机制

兴趣是探索与学习的基础，兴趣减退是抑郁症等精神疾病的核心致残症状。慢性应激可诱发兴趣减退，且该过程独立于快感缺失，但其神经机制尚不明确。腹内侧前额叶皮层（vmPFC）是动机调控的关键脑区，慢性应激持续损害其功能；而梨状皮层（PiC）近年被发现参与情绪与应激应答，但vmPFC-PiC环路是否调控兴趣行为仍缺乏直接证据。

2026年8月26日，南京医科大学周其冈教授团队在《Molecular Psychiatry》上发表“A prefrontal cortex‑piriform cortex circuit mediates diminished interest”的研究论文。该研究首次揭示一条编码兴趣的皮层通路：vmPFC中存在投射至PPC与APC的两类谷氨酸能亚群，仅vmPFC^glu-PPC环路主导兴趣驱动的探索行为，其编码依赖于PPC神经元AMPA受体介导的簇放电。慢性应激选择性削弱该突触传递、抑制簇放电，导致兴趣减退，而靶向激活该环路可挽救行为缺陷。该发现为精神疾病中的兴趣减退提供了环路机制与干预靶点。

研究建立了定量评估兴趣减退的探索参与行为范式（EET），通过设置多形态随机摆放物体并自动化量化小鼠物体探索、趋近与嗅探等行为，有效规避主观偏差与习惯化干扰，且检测稳定性良好（图1A）。经过4周慢性不可预测温和应激（CUMS）处理的小鼠表现出显著抑郁样行为：悬尾实验（TST）不动时间增加，糖水偏好实验（SPT）糖水偏好程度下降（图1E、1G）。同时EET检测的物体支撑后立等兴趣探索行为明显降低，且该兴趣缺陷可在应激撤除后持续至少7天，而小鼠总运动能力、新物体识别记忆均未受影响，排除运动与记忆损伤干扰（图1B-D）。进一步研究分析兴趣减退与经典抑郁样表型之间的关联，在CUMS小鼠中，物体支撑后立行为与悬尾实验不动时间（行为绝望）、糖水偏好实验糖水偏好（快感缺失）均不存在相关性（图1F、1H），提示兴趣减退与上述抑郁表型具有部分可分离性。纵向时序监测发现不同行为缺陷的发生时间存在差异：EET检测到的兴趣缺陷在CUMS处理第2周即出现（图1I），早于糖水偏好下降（第3周，图1K）以及悬尾不动时间升高（第4周，图1J）；旷场实验的运动能力全程保持稳定（图1L）。综上，EET可以检测慢性应激状态下持久发生、时间进程独立于快感缺失/行为绝望的物体定向兴趣减退。

图1 EET范式揭示：兴趣减退是慢性应激下一种早期且独立的行为维度

研究利用FosTRAP2系统标记EET兴趣探索行为中激活的神经元，给予4-OHT实现行为活化神经元的永久荧光标记，结合FDISCO组织透明化与光片显微镜完成全脑三维成像（图2A）。相较于笼内对照组，EET‑TRAP小鼠腹内侧前额叶皮层（vmPFC）、眶额叶皮层（ORB）、后梨状皮层（PPC）TRAP阳性神经元显著升高（图2B‑D）。再次开展EET行为后的c‑Fos共染验证显示，vmPFC、ORB、PPC的TRAP⁺/c‑Fos⁺双标神经元占比上升，其中vmPFC神经元重激活效应最强（图2E‑F、2H），说明在参与兴趣相关行为时，这些神经元集群发生强烈重激活；而APC脑区未观察到该变化（图2G）。vmPFC与PPC的双标细胞占比和兴趣探索行为水平呈正相关，ORB不存在该相关性（图2I‑K），且仅EET‑TRAP组存在vmPFC‑PPC神经元集群协同激活特征（图2L）综上，vmPFC为兴趣行为最关键的皮层脑区，兴趣驱动的探索行为可同步募集PPC神经元协同参与。

图2 兴趣相关行为优先募集vmPFC与PPC神经元集群

实验鉴定EET标记的vmPFC神经元绝大多数为CaMKIIα阳性兴奋性神经元，研究解析vmPFC^glu对探索性兴趣的因果调控作用。在CaMKIIα‑Cre小鼠vmPFC注射Cre依赖GCaMP6f病毒，结合EET行为开展在体双光子钙成像（图3A、3B），结果显示相较于笼内静息状态，物体探索时vmPFC^glu神经元钙事件频率、持续时间显著上升，提示该群神经元参与兴趣相关行为（图3C、3D）。采用hM4Di化学遗传抑制vmPFC^glu神经元（图3E‑I），小鼠EET范式下物体支撑后立行为显著下降，总运动能力不受影响，证明vmPFC^glu神经元是兴趣探索行为的必要组分（图3J、3K）。进一步在CUMS慢性应激小鼠中利用hM3Dq实现化学遗传激活（图3L‑N），CNO给药可提升该神经元集群活性（图3O‑P），并逆转应激诱导的物体支撑后立行为缺陷，同时不改变小鼠运动水平，表明激活vmPFC^glu神经元足以改善慢性应激引发的兴趣减退表型（图3Q‑R）。

图3 vmPFC^glu神经元的活动双向调控兴趣相关行为

为验证共同激活的vmPFC与PPC之间是否存在直接投射联系（图2L），研究检测了vmPFC^glu神经元向梨状皮层（PiC）的投射。对CaMKIIα‑Cre小鼠vmPFC脑区注射AAV-hSyn-DIO-mGFP（图4A），观察到GFP阳性纤维投射至前梨状皮层（APC）与后梨状皮层（PPC）（图4B‑D）；利用AAV‑hSyn‑DIO‑mGFP‑2A‑Synaptophysin‑mRuby病毒进一步验证（图4E、4F），发现APC、PPC均可见GFP阳性轴突纤维与mRuby标记的突触末梢，且PPC的突触末梢信号更丰富（图4G、H）。顺行跨单突触示踪（AAV‑DIO‑TK‑GFP+HSV‑ΔTK‑tdTomato）同样证实vmPFC与APC、PPC存在单突触连接，同时检出丘脑带旁核、终纹床核等多个下游靶脑区（图4I‑N）。在vmPFC^glu神经元表达ChR2‑mGFP，全细胞膜片钳记录（图4O）显示对轴突进行光刺激后，APC/PPC神经元上可记录到兴奋性突触后电流（EPSC）；该电流可被TTX消除，4-AP可恢复突触释放，而DNQX可完全阻断该电流，证明该环路具备功能性单突触兴奋性传递（图4P）。进一步向APC、PPC分别注射不同荧光的RetroAAV开展双重逆行标记（图4Q），vmPFC内投射至APC与PPC的两类神经元几乎不存在共定位，仅有极少双标细胞（图4R‑T），提示vmPFC^APC与vmPFC^PPC为投射偏向相互独立的谷氨酸能神经元亚群。

图4 具有投射偏向性的vmPFC^glu神经元亚群优先支配APC与PPC

结合逆行病毒标记、荧光激活细胞核分选（FACS）与单细胞核RNA测序，解析vmPFC^APC与vmPFC^PPC神经元的分子特征。无监督聚类得到L2/3、L5/6、第6层皮质‑丘脑投射3类主要兴奋性神经元，vmPFC^APC与vmPFC^PPC绝大部分归属于L2/3神经元亚群，深层皮层来源占比很低，Cux2、Bcl11b、Foxp2等层特异性标志物的表达模式进一步验证该结果（图5A‑C）。对L2/3层两类神经元开展转录组比较，差异基因分析显示二者表达谱显著分离（图5D）；二者虽均富集突触组装通路，但vmPFC^APC侧重突触组装与结构构建，vmPFC^PPC富集活动依赖性可塑性、轴突导向及细胞黏附相关通路（图5E）。火山图显示vmPFC^APC高表达Rorb、Srrm2、Atp6v0b等参与皮层信息整合、感觉-环境背景处理的基因，vmPFC^PPC高表达Cdh13、Nr4a3、Sema3e等调控突触组织与活动依赖信号传导的基因（图5F）。将两套基因集与抑郁症风险基因数据集比对，仅vmPFC^PPC高表达基因存在交集，得到候选基因Cdh9、Cdh13；免疫荧光证实二者在vmPFC^PPC中的共标记比例显著高于vmPFC^APC（图5G-K）。综上，源自L2/3层的vmPFC^APC和vmPFC^PPC兴奋性神经元具备截然不同的转录调控程序，且与抑郁症风险的关联程度存在差异。

图5 投射至APC与PPC的vmPFC^glu神经元具有迥异的分子表达谱

利用化学遗传双向操控CaMKIIα‑Cre小鼠的vmPFC^glu‑PPC与vmPFC^glu‑APC环路（图6A‑C），激活vmPFC^glu‑PPC环路可提升EET兴趣探索行为，抑制该环路则使兴趣行为降低；该环路调控不改变悬尾不动时间、糖水偏好、运动能力、记忆及基础嗅觉功能，排除多项混杂因素干扰（图6D‑J）。而同等干预vmPFC^glu‑APC路未产生可检测行为效应，推测与vmPFC对APC投射强度偏弱、两类亚群转录谱差异相关（图5E）。激活vmPFC^glu‑PPC环路2h后PPC批量RNA测序显示Gria1（GluA1编码基因）特异性上调，免疫荧光证实PPC神经元及突触后致密区GluA1蛋白表达升高，GSEA分析排除嗅觉通路改变，体现环路行为特异性（图6K‑N）。在体电生理记录表明，接收vmPFC输入的PPC神经元在EET探索期间簇放电升高、紧张性放电不变，物体支撑后立行为启动时刻伴随放电快速增强；对vmPFC轴突末梢施加100 Hz短时光遗传刺激，可选择性上调PPC神经元簇放电而不影响紧张性放电（图6O‑S）。

图 6 vmPFC^glu-PPC-AMPA受体环路与簇放电选择性调控兴趣相关行为

进一步分别在CUMS应激2周（仅出现兴趣减退）与4周（全套抑郁样行为显现）两个时间点解析环路损伤特征（图1I‑K）。HSV跨突触示踪显示，应激2周时仅接收vmPFC输入的PPC神经元数量选择性下降，而vmPFC其他主要投射靶区基本不受影响，该损伤持续至第4周，此时才出现vmPFC下游多脑区广泛重构（图7A、B），提示vmPFC‑PPC为应激早期优先受损环路。在体单细胞记录显示，CUMS处理2周小鼠PPC靶神经元簇放电显著下调、紧张性放电维持正常；4周时簇放电损伤进一步加剧，同时伴随紧张性放电轻度降低（图7C‑G）。借助c‑fos‑tTA活性依赖标记系统标记EET行为激活的vmPFC神经元集群，验证该标记神经元具备完整电生理功能（图7H‑L）；对vmPFC投向PPC的轴突末梢给予光遗传高频刺激（oHFS），可逆转4周CUMS小鼠的兴趣减退表型，却不改善行为绝望、快感缺失及运动指标（图7M‑Q）。综上，慢性应激可早期、持续性损伤vmPFC^glu‑PPC环路，介导选择性兴趣相关行为缺陷，靶向该环路轴突末梢的功能重激活足以挽回该行为异常。

图7 应激诱发的兴趣减退由vmPFC^glu‑PPC环路受损所介导

本研究建立了自动化行为范式量化慢性应激下探索性兴趣的变化，并鉴定出vmPFC^glu投射至APC与PPC的两类亚群，二者在投射靶区与转录组上存在差异。功能上，仅vmPFC^glu-PPC环路主导调控探索性兴趣，其作用依赖于PPC神经元中AMPA受体介导的簇放电；慢性应激可特异性削弱该突触连接、抑制簇放电，导致持续性兴趣缺损。该研究揭示了一条易受应激损伤、独立于奖赏处理的皮层通路，为理解精神疾病中的兴趣减退提供了环路机制。

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