一項針對嚙齒動物的新研究表明，大腦的小腦 - 已知在運動協(xié)調(diào)中發(fā)揮作用 - 也有助于控制大腦的獎勵回路。研究人員發(fā)現(xiàn)了從小腦到大腦腹側(cè)被蓋區(qū)(VTA)的直接神經(jīng)連接，這是一個眾所周知的參與獎勵處理和編碼的領(lǐng)域。發(fā)表在“ 科學”雜志上的這些研究結(jié)果首次表明，大腦的小腦在控制獎勵和社會偏好行為方面發(fā)揮了作用，并揭示了對多種精神疾病中出現(xiàn)的情感和社會功能障礙至關(guān)重要的大腦回路。該研究由國家精神衛(wèi)生研究所(NIMH)資助，該研究所是美國國立衛(wèi)生研究院的一部分。

“這種類型的研究對于加深我們對大腦回路活動如何與精神疾病相關(guān)的理解至關(guān)重要，”NIMH主任醫(yī)學博士Joshua A. Gordon博士說。“像本文中描述的那些發(fā)現(xiàn)有助于我們更多地了解大腦是如何工作的，這是開發(fā)新療法的關(guān)鍵第一步。”

小腦在運動活動的協(xié)調(diào)和調(diào)節(jié)中起著公認的作用。然而，研究還表明，這個大腦區(qū)域有助于一系列非運動功能。例如，小腦異常與自閉癥，精神分裂癥和物質(zhì)使用障礙有關(guān)，小腦中的大腦活化與動機，社交和情緒行為以及獎勵學習有關(guān)，每一種都可能在精神疾病中被破壞。 。

這些早期研究結(jié)果導致紐約愛因斯坦醫(yī)學院的Kamran Khodakhah博士和同事們想知道小腦與VTA之間是否存在直接聯(lián)系 - 一種控制獎勵和激勵的大腦結(jié)構(gòu)行為。為了研究這一點，研究人員使用了一種稱為光遺傳學的技術(shù)，其中動物的神經(jīng)元經(jīng)過基因改造，因此可以使用光脈沖來控制它們。研究人員在小鼠中使用這種技術(shù)，激活小腦中與VTA相連的神經(jīng)元。研究人員發(fā)現(xiàn)，激活小腦神經(jīng)元導致小鼠VTA活化增加，表明這兩種腦結(jié)構(gòu)之間存在工作聯(lián)系。

一旦確認了這兩個腦結(jié)構(gòu)之間的神經(jīng)連接，研究人員就研究了從小腦到VTA的輸入是否會影響與獎勵相關(guān)的社會偏好行為。研究人員將小鼠置于一個方形的開放室中，每當小鼠進入房間的特定部分時，使用光脈沖激活與VTA相連的小腦神經(jīng)元，稱為“獎勵象限”。小鼠表現(xiàn)出強烈傾向于花時間在獎勵象限，自由選擇在這個領(lǐng)域花費超過70%的時間。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)小鼠愿意在這個大腦區(qū)域進行激活，并且在他們通常不喜歡的條件下(光照與較暗區(qū)域)接受這種激活。一起，

為了檢查從小腦到VTA的輸入是否影響社會行為，研究人員使用三室社會任務測試老鼠，其中小鼠可以選擇在另一只小鼠(社交室)的房間里花時間，空中央房間，或在包含非社會對象的房間中。在基線時，小鼠更喜歡進入社交室，但在研究人員將小腦投射滅活到VTA后，小鼠不再表現(xiàn)出這種偏好。此外，發(fā)現(xiàn)小腦-VTA途徑的連續(xù)沉默完全阻止了小鼠中社會偏好行為的表達，這些發(fā)現(xiàn)表明從小腦到VTA的輸入對于小鼠的社交偏好行為是必需的。

這項研究的結(jié)果表明，小腦在創(chuàng)造和控制獎勵和社會偏好行為方面具有潛在的主要作用 - 以及之前未被認識到的作用。雖然還有很多東西需要探索，但這種直接神經(jīng)通路的識別可能有助于解釋這種環(huán)路在涉及獎勵相關(guān)和社會處理系統(tǒng)(如成癮，自閉癥和精神分裂癥)的疾病中的作用，并可能指向未來干預和癥狀管理的目標。

NIMH社交與情感神經(jīng)科學項目負責人Janine Simmons博士說：“小腦回路在心理健康相關(guān)行為中的作用是一個未被充分研究的領(lǐng)域，我們剛開始看到它們的興趣增加。” “我們總是很高興在行為神經(jīng)科學中看到這種類型的創(chuàng)新，這些結(jié)果表明還有待學習的東西。”

在未來的研究中，研究人員計劃測試是否可以使用藥物或光遺傳學操縱小腦-VTA途徑來治療成癮并預防治療后復發(fā)。

“小腦異常也與許多精神分裂癥等精神疾病有關(guān)，”Khodakhah博士說。“我們想知道這種途徑是否也會在這些疾病中發(fā)揮作用。”