Supramammillary projections to the lateral preoptic area drive dopamine release and active behavior
本研究确定了一条独特的从隔核上部到外侧前视区（SuM-LPO）的通路，该通路通过侧支投射和对中脑边缘多巴胺信号的调节，驱动对环境挑战（如厌恶刺激和压力）的主动行为反应。
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大脑是一个庞大的布线网络，它告诉我们何时移动、何时停止，以及如何对周围的世界做出反应。当重要的事情发生时——无论是突如其来的威胁还是寻找食物的机会——大脑的某些部分必须启动以组织应对措施。其中一个关键的指挥中心是一个被称为“豆状核（supramammillary nucleus）”的小细胞簇。科学家们早已知晓，这个区域能帮助动物从被动的等待转变为主动的行动，例如在被困时进行挖掘、跳跃或挣扎。它是通过与大脑的奖励系统进行交流来实现这一点的，该系统使用一种被称为多巴胺的化学信使来激励我们去寻求所需之物。多年来，研究人员一直认为这个指挥中心是通过一条单一且定义明确的“高速公路”与奖励系统连接的。但大脑很少如此简单，问题依然存在：是只有一条路，还是存在其他的道路来协助协调这些紧急反应？
来自美国国家药物滥用研究所的一个研究小组致力于更深入地绘制这些连接。他们专注于一个特定的目标区域，即外侧视前区（lateral preoptic area），这是一个涉及寻求奖励和应对压力的区域。利用先进成像技术和遗传工具相结合的方法，他们发现豆状核并不依赖于单一路径。相反，向外侧视前区发送信号的神经元同时也向许多其他地方发送分支。这些细胞就像广播站一样，同时向多个目的地发送相同的信息。研究人员发现，当这些神经元活跃时，它们会驱动大脑奖励中心的多巴胺释放，有效地告诉动物要动起来并与环境互动。
研究揭示了这些神经元行为的一个清晰模式。当动物饮水或进食时，这些细胞会安静下来，让动物能够专注于摄取奖励。然而，一旦威胁出现——例如巨大的噪音、强光或轻微的电击——这些相同的细胞就会迅速进入工作状态。它们快速放电，发出信号表明重要的事情正在发生，动物需要做出反应。研究人员通过使用光和声音来触发这些神经元进行了测试。他们发现，这些细胞对这些惊吓事件反应强烈，并且它们学习对警告信号做出反应的速度与学习忽略它们的速度一样快。这表明该系统旨在让动物在情况变化时保持警觉并准备好行动。
为了了解当这些神经元被迫工作时会发生什么，科学家们使用了一种可以随意开启和关闭它们的技术。当他们激活这些细胞时，动物变得更加活跃，并且在面对压力时不太容易原地冻结。然而，这种激活也让它们停止了饮水，仿佛行动的冲动压倒了消费的冲动。相反，当研究人员抑制这些细胞时，动物变得更加被动。它们在受到威胁时更频繁地冻结，并且学习如何接近奖励所需的时间更长。这表明这些神经元的正常职责是推动动物进行主动应对，帮助它们应对挑战而不是放弃。
或许最显著的发现是，仅仅开启通往外侧视前区的连接，就足以让动物对这种行为感到愉悦。当研究人员刺激这条特定路径时，动物会努力再次开启它，反复按压杠杆以获得该信号。这种行为是该路径具有奖励性的强烈迹象。此外，每当他们开启这些神经元时，都会测量到大脑奖励中心的多巴胺激增。这证实了外侧视前区是豆状核用来动员大脑动机系统的直接线路。
这些结果改变了我们对大脑应对挑战方式的理解。决定何时行动的并非单一电路。相反，豆状核使用一个分布式网络，同时向多个区域发送信号，以确保动物全身心地投入其中。外侧视前区现在被确定为这一过程中的关键伙伴，它与其他已知路径协同工作，驱动主动行为。通过理解这些神经元具有广泛广播的特性，科学家可以更好地观察大脑如何协调从等待到行动的复杂转变，从而确保动物能够快速且有目的地应对危险与机遇。
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