多巴胺能神經(jīng)元長(zhǎng)期以來被認(rèn)為主要參與獎(jiǎng)賞、動(dòng)機(jī)和運(yùn)動(dòng)調(diào)控，其在恐懼等負(fù)面情緒中的作用相對(duì)被忽視。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，中腦黑質(zhì)致密部（SNc）和腹側(cè)被蓋區(qū)（VTA）的多巴胺神經(jīng)元主要編碼獎(jiǎng)賞預(yù)測(cè)誤差，而恐懼記憶的形成主要依賴于杏仁核、海馬和前額葉皮層等結(jié)構(gòu)。

基于此，2025年9月25日，美國國立衛(wèi)生研究院國家神經(jīng)疾病與卒中研究所Zayd M. Khaliq研究團(tuán)隊(duì)在Nature communications雜志發(fā)表了“Corticonigral projections recruit substantia nigra pars lateralis dopaminergic neurons for auditory threat memories”，揭示了皮質(zhì)-紋狀體投射招募黑質(zhì)外側(cè)部多巴胺能神經(jīng)元參與聽覺恐懼記憶。

黑質(zhì)外側(cè)部（SNL）的多巴胺能神經(jīng)元（DANs）投射至紋狀體尾部，并參與調(diào)控恐懼相關(guān)行為。聽覺皮層參與恐懼條件反射的形成，但其是否直接調(diào)控多巴胺能神經(jīng)元尚不明確。研究發(fā)現(xiàn)，SNL多巴胺能神經(jīng)元具有獨(dú)特的電生理特性，主要接收來自聽覺皮層和時(shí)間關(guān)聯(lián)皮層的強(qiáng)興奮性輸入，而SNc神經(jīng)元?jiǎng)t無此連接。抑制SNL多巴胺能神經(jīng)元或其皮層輸入可損害聽覺恐懼條件反射，揭示了皮層-SNL通路在直接調(diào)控恐懼行為中的關(guān)鍵作用。

圖一 SNL多巴胺能神經(jīng)元具有獨(dú)特的固有放電和突觸特性

研究發(fā)現(xiàn)，SNL與SNc的多巴胺能神經(jīng)元在形態(tài)和生理特性上存在顯著差異。盡管兩者均投射至紋狀體尾部且部分分子標(biāo)記（如鈣結(jié)合蛋白和囊泡谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體2）在兩區(qū)域均有表達(dá)，但SNL神經(jīng)元的胞體面積比SNc小約30%-60%。

電生理記錄顯示，SNL多巴胺能神經(jīng)元的自發(fā)放電頻率較低，但放電模式高度不規(guī)則（峰間間隔變異系數(shù)高達(dá)43%），而SNc神經(jīng)元放電則高度節(jié)律（變異系數(shù)<10%）。這種不規(guī)則性在細(xì)胞貼附和穿孔膜片鉗記錄中均存在且不受突觸傳遞抑制影響，表明其源于內(nèi)在電生理特性。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，SNL神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢缓髲?fù)極化程度較弱，與其SK通道電導(dǎo)較低有關(guān)；同時(shí)，HCN通道激活較弱。在突觸輸入方面，SNL多巴胺能神經(jīng)元的微型興奮性突觸后電流（mEPSC）頻率顯著高于SNc，而微型抑制性突觸后電流（mIPSC）頻率則顯著更低，表明SNL神經(jīng)元主要接收興奮性輸入，與以抑制性輸入為主的SNc神經(jīng)元形成鮮明對(duì)比。此外，SNL神經(jīng)元能更快達(dá)到更高的最大放電頻率。

綜上，SNL和SNc多巴胺能神經(jīng)元在結(jié)構(gòu)、固有電活動(dòng)和突觸輸入模式上均存在根本差異，表明它們是功能不同的多巴胺能神經(jīng)元亞群。

圖二 投射至紋狀體尾部的多巴胺能神經(jīng)元參與聽覺恐懼學(xué)習(xí)

為研究SNL多巴胺能神經(jīng)元在聽覺恐懼條件反射中的作用，作者通過逆行病毒載體在DAT-Cre小鼠的紋狀體尾部表達(dá)破傷風(fēng)毒素輕鏈（TetTx），特異性抑制該通路的多巴胺釋放。實(shí)驗(yàn)組注射AAV-DJ-DIO-eGFP-TetTx，對(duì)照組注射AAV-DIO-eGFP，四周后確認(rèn)病毒表達(dá)成功。

恐懼條件反射實(shí)驗(yàn)范式分為兩天。第一天在情境A中進(jìn)行兩個(gè)階段：首先是習(xí)慣化階段，在此期間單獨(dú)呈現(xiàn)純音刺激五次，每次持續(xù)30秒，作為條件刺激，時(shí)間間隔隨機(jī)；隨后是條件化階段，在此期間純音刺激結(jié)束時(shí)伴隨一次0.6毫安、持續(xù)1秒的足底電擊，作為非條件刺激。24小時(shí)后，在第二天，將已接受條件化的小鼠置于新環(huán)境中（情境B）進(jìn)行記憶提取測(cè)試，此時(shí)僅呈現(xiàn)純音刺激而不給予電擊，以檢測(cè)恐懼記憶的表達(dá)。在每個(gè)階段，都量化了動(dòng)物在純音刺激期間的“僵直”行為，即僵直時(shí)間占總刺激時(shí)間的百分比。

在聽覺恐懼條件反射實(shí)驗(yàn)中，抑制SNL多巴胺能神經(jīng)元向紋狀體尾部的神經(jīng)遞質(zhì)釋放，顯著降低了小鼠在條件化和記憶提取階段的僵直反應(yīng)。與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組僵直程度更低且未能表現(xiàn)出記憶鞏固導(dǎo)致的僵直增強(qiáng)。結(jié)果表明，該多巴胺通路對(duì)恐懼記憶的編碼與鞏固至關(guān)重要，支持紋狀體尾部多巴胺在促進(jìn)威脅反應(yīng)中的關(guān)鍵作用。

圖三 聽覺恐懼條件反射受投射至黑質(zhì)外側(cè)部的聽覺聯(lián)合皮層神經(jīng)元調(diào)控

研究發(fā)現(xiàn)， AVT向SNL多巴胺能神經(jīng)元提供強(qiáng)興奮性輸入。為探究該通路在恐懼學(xué)習(xí)中的作用，作者采用雙病毒系統(tǒng)在野生型小鼠中特異性抑制AVT投射至SNL的神經(jīng)元活動(dòng)：先將逆行AAV9-Cre注射至SNL，再將Cre依賴的破傷風(fēng)毒素（TetTx）病毒注入AVT，從而選擇性阻斷該通路的神經(jīng)遞質(zhì)釋放。

在恐懼條件反射實(shí)驗(yàn)中，使用頻率調(diào)制聲音作為條件刺激。結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，抑制AVT→SNL通路的小鼠在條件化和記憶提取階段對(duì)聲音誘發(fā)的僵直反應(yīng)顯著降低，表明該通路參與聽覺恐懼記憶的形成。為進(jìn)一步區(qū)分聽覺與情境性恐懼，另設(shè)實(shí)驗(yàn)在不同環(huán)境中進(jìn)行條件化和記憶測(cè)試。結(jié)果仍顯示，實(shí)驗(yàn)組小鼠在條件化和提取階段的聲音誘發(fā)僵直均減少，證實(shí)該通路主要調(diào)控聽覺恐懼學(xué)習(xí)。此外，實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)情境性僵直也有所下降，提示AVT可能通過整合功能間接影響情境記憶，但其效應(yīng)遠(yuǎn)小于對(duì)聽覺恐懼的影響。綜上，AVT→SNL多巴胺能通路在將復(fù)雜聲音與威脅關(guān)聯(lián)、建立聽覺恐懼記憶的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

總結(jié)

作者的結(jié)果顯示黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元并未受到皮層輸入的直接支配。重要的是，發(fā)現(xiàn)抑制聽覺聯(lián)合皮層末梢的突觸遞質(zhì)釋放會(huì)顯著損害聽覺恐懼條件反射。因此，本研究拓展了對(duì)多巴胺系統(tǒng)調(diào)控動(dòng)物行為的認(rèn)識(shí)，表明厭惡反應(yīng)和恐懼記憶的形成可能涉及皮層投射與黑質(zhì)外側(cè)部多巴胺能神經(jīng)元之間的直接通信。

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