这篇文章于2023年2月在Cell Reports上由来自中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所的朱英杰研究团队发表，探讨了伏隔核（Nucleus Accumbens, NAc）不同亚区在奖励中的作用，以及研究这些亚区在奖励相关疾病（如药物成瘾和抑郁症）中的作用，通过对伏隔核的群体活性和位置的记录，以及位置特异性的RNA测序分析，揭示了伏隔核内部不同亚区在处理奖励中的差异性表达模式和功能。

     最近的研究表明，不同的NAc亚区对奖励相关行为的贡献不同。然而，奖励在单个 NAc 神经元中是如何进行编码的仍不清楚。研究人员使用体内单细胞分辨率钙成像，发现NAc的内侧和外侧壳亚区（NAcMed，NAcLat）中存在不同的奖励编码模式。奖励消耗（Reward consumption）会增加NAcLat活性，但会降低NAcMed活性。通过进行位置特异性RNA-SEQ（Geo-SEQ），揭示了与NAcMed和NAcLat突触形成和功能相关的基因在空间上的不同表达模式。空间转录分析还表明，神经降压素(NTS)标记了一组NAcLat神经元，可卡因和苯丙胺调节的转录蛋白(Cartpt)标记了一组NAcMed神经元，为未来在生理和病理条件下对NAc亚区的遗传解剖提供了一个框架。

   NAcLat和NAcMed的功能和组织差异实质上反映了NAcLat和NAcMed神经元基因表达的不同。利用Geo-seq，研究人员通过基于MMI CellCut激光显微切割系统从NAcLat和NAcMed中精确分离出脑组织（图1），并分析了NAcLat和NAcMed之间的转录差异（图2A）。结果显示来自NAcLat和NAcMed的样本可以在主成分分析 (PCA) 中分离（图2B），这表明NAcLat和NAcMed之间的转录谱存在显著差异。鉴定出超过 400 个差异表达基因 (DEG)（图2C和2D）。

    有趣的是，研究人员发现Grin2a（谷氨酸离子型受体NMDA型亚基 2a）优先在NAcLat中表达，而Gabrg2（γ-氨基丁酸 A 型受体亚基 gamma2）优先在NAcMed中表达（图2D）。此外，参与调节兴奋性突触后功能的基因（Mef2c、Rgs4、Igsf11、Slc8a2、Cacnb3）在NAcLat中富集。相反，与GABA突触传递有关的基因（Slc6a1、Baiap3、Hap1）在NAcMed中富集（图2D和2E）。来自 Allen Brain Atlas 的数据进一步证实了这些发现（图2F和 2G）。研究人员认为这些转录差异可能导致 NAc 亚区的电路兴奋-抑制 (E/I) 的平衡差异。此外，研究发现与学习或记忆有关的基因在 NAcLat中富集（图2E），这表明NAcLat在奖励学习行为中发挥着重要作用。这些结果可以帮助理解在奖励学习期间，不同 NAc 子区域的不同反应模式。

    文中提到的激光显微切割系统（LCM; CellCut System, MMI）用于在小鼠脑部收集特定区域的样本，继而进行空间转录组分析。该技术有助于揭示NAcMed和NAcLat的不同细胞类型之间的转录调控差异，进而揭示这两个核团的功能和组织学差异。体现了MMI CellCut系统在帮助研究者理解神经元亚群之间的转录组差异以及解析NAc亚区的功能和组织差异方面的应用价值。

图1.MMI cellcut分离神经组织

图2.NAcLat和NAcMed的不同转录图谱。(A)展示Geo-seq实验工作流程的示意图。(B)PCA的前两个组成部分的散点图(n=5只小鼠/组)。(C)NAcLat和NAcMed样本中差异表达基因的热图(degs；Z Score)。(D)NAcLat和NAcMed中富集的差异化表达基因的火山图。(E)基因本体论(GO)--DEGS生物过程的功能丰富分析(BP)。(F-G)从Allen Brain Atlas和RNAScope中挑选的DEG的NTS和Cartpt的原位杂交表达模式。

   这篇文章于2023年4月在Nature COMMUNICATIONS BIOLOGY上发表，探究慢性社交压力对小鼠奖励学习和努力的影响，以及这种影响与大脑神经元活动的关联。研究者通过行为实验和神经元活动分析，试图理解慢性社交压力对动物行为和神经元功能的影响，从而为压力相关的神经精神疾病的研究提供新的理解和线索。

     在哺乳动物中，不同的厌恶事件（压力源）会刺激神经回路的变化，这些神经回路是适应性大脑行为功能的基础，例如导致对厌恶做出被动或主动反应的情绪学习和记忆。相反，长期的厌恶暴露会导致神经回路发生根本不同的变化，进而导致适应不良的情绪处理和行为。慢性压力（主要是慢性社交心理压力）被认为是神经精神疾病（包括重度抑郁症（MDD）和精神分裂症）的主要病因。然而，介导慢性厌恶和特定症状出现之间的神经回路及其病理生理变化仍然知之甚少。在这项研究中，研究人员旨在调查慢性社交压力对奖励行为的影响以及杏仁核-伏隔核（BA-NAc）神经通路在介导这些影响中的作用。研究人员利用慢性社交压力的小鼠模型，将小鼠暴露于攻击性的老鼠之下，随后进行连续的感官暴露。行为测试，包括辨别性奖励学习-记忆（DRLM）和奖励-努力评估（REV）测试，用于评估慢性社交压力对奖励过程的特定方面的影响。受慢性社交压力影响的小鼠在奖励学习方面表现出降低，同时在努力价值方面也出现了降低。这种压力导致小鼠完成较少的反应任务，并因此获得较少的奖励，也不愿为奖励付出更大的努力。研究表明，DRLM和REV的减少与BA-NAc神经元活动的减少和增加相伴随。BA-NAc通路的慢性抑制导致类似于慢性社交压力的DRLM减少，而通路的慢性激活导致DRLM没有变化，但REV减少。这些发现强调了BA-NAc神经元在介导慢性压力对奖励学习和估值的特定方面的影响的重要性。

     在确定了慢性社交压力导致BA-NAC神经元在奖励刺激期间活性降低(DRLM测试)和BA-NAC神经元在努力行为期间活性增加(REV测试)后，研究人员接下来研究了慢性社交压力是否诱导BA-NAC神经元转录组的变化，例如编码参与谷氨酸信号传递的蛋白质的基因(图3A)。小鼠双侧NAC(Bregma1.1 mm)注射逆行神经元示踪剂霍乱毒素亚单位β与Alexa Fluor-555(CTB-555)(图3B)。然后，他们接受了慢性社交压力（CSS），第二天，用磷酸盐缓冲盐水(PBS)灌流，冲洗大脑中的血液，然后新鲜冷冻。收集包括中间BA的冠状10微米切片(图3C)，安装在PET膜载玻片上，脱水固定。用MMI CellCut激光显微切割系统收集BA组织中CTB-555+的神经元胞体大小的区域(图3D，E)。对于每只小鼠，收集了500个这样的BA-NAC神经元样本，进行差异基因表达分析。结果显示，慢性社交压力对BA-NAc神经元的转录组表达水平影响较小，没有发现明显的差异基因。这表明，慢性社交压力对BA-NAc神经元的影响可能主要是通过改变神经元的活动水平而非转录组表达水平来实现的。

   总的来说，MMI的CellCut激光显微切割系统在这项研究中发挥了重要作用，为研究人员提供了一种高效、精准的组织切割和收集工具，也为深入探究慢性社交压力对奖励过程的影响提供了有力支持。

图3.慢性社交压力对BA-NAc神经元群体水平转录组表达的影响。a.实验设计。处理+体重：每日处理和测量体重；S NAC：立体定向手术；CTB+恢复：CTB运输和手术后恢复；CS/CON：css方案或对照处理；BP：脑PBS灌流；LCM：激光显微切割收集BA-NAC CTB+标记组织；RNA-seq：RNA测序和差异基因表达分析。b.示意图显示逆行CTB Alexa Fluor-555在NAC的双侧注射部位。c.来自小鼠脑图谱的冠状图像，亮度为−1.8mm，其中BA突出显示。d.采集CTB-555+组织标本前(左)和后(右)的css小鼠脑部的代表性冠状图像(×5)，在−前(左)和后(右)。e.来自css小鼠BA的代表性冠状图像(×40)，在白线−1.8mm处：白色圆圈表示为LCM划定的CTB555+组织区域。Scale bar=200微米。f.细胞类型特异性标记基因的表达水平(每百万转录量)：Snap25神经元、Slc17a7谷氨酸神经元、Gad1 GABA神经元、Aqp4、星形胶质细胞、欧帕林髓鞘少突胶质细胞、PDGFRA少突胶质前体细胞、CTSS小胶质细胞。g.火山图比较CS和CON小鼠差异基因表达：红色显著上调基因，蓝色显著下调基因。

       德国Molecular Machine & Industries (MMI)是专门致力于将显微操作技术与高精度激光技术相结合应用于生命科学领域的一家专业公司，其标志性产品MMI CellCut激光显微切割系统和CellEctor单细胞分选系统成为目前世界上性能优异的单细胞和均质样本获得系统。基因有限公司作为MMI产品中国区合作伙伴，可为感兴趣的客户提供专业的产品咨询、技术答疑及联系试用等。