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为探究胆碱能中间神经元（ChIs）对多巴胺（DA）释放的调控机制，研究人员经多实验得出 ChIs 通过 nAChRs 限制 DA 释放，这一成果意义重大。
在大脑这个神秘的 “小宇宙” 里，神经元之间的 “交流” 时刻影响着我们的行为和认知。其中，多巴胺（DA）作为一种关键的神经递质，在奖励预测、学习和动机等方面发挥着重要作用。一直以来，科学家们都在努力探索多巴胺释放的调控机制，然而，目前仍存在诸多未解之谜。比如，虽然已知多巴胺能神经元的动作电位与多巴胺释放密切相关，但在某些情况下，纹状体 DA 释放却与 DA 体细胞活动分离，这背后的机制是什么？另外，胆碱能中间神经元（ChIs）虽仅占纹状体神经元的约 2%，却能通过轴突 - 轴突作用影响 DA 释放，可其具体作用方式和效果在不同研究中却存在争议。为了解开这些谜团，来自英国牛津大学等机构的研究人员开展了一系列研究，相关成果发表在《Nature Neuroscience》上。
研究人员主要运用了光遗传技术、快速扫描循环伏安法（FCV）、钙成像技术、电压传感器成像技术、体内光纤光度法、条件性位置偏好实验以及计算模型等关键技术方法。在实验中，使用了多种转基因小鼠，如 ChAT-Cre:Ai32 小鼠、DAT-Cre:Ai95D 小鼠等，并对其进行病毒注射，以实现特定神经元的基因表达和功能操控。
研究结果如下：
- ChIs 激活减弱后续 DA 释放：通过光遗传激活 ChIs，研究人员发现这会抑制后续电刺激诱发的 DA 释放，且这种抑制并非由于 DA 或乙酰胆碱（ACh）的耗竭，而是通过一种与 DA 囊泡池可用性无关的机制实现的。例如，在对 ChAT-Cre:Ai32 小鼠的离体纹状体切片实验中，蓝光刺激激活 ChIs 后，后续电刺激诱发的 DA 释放显著降低12。
- nAChRs 激活限制轴突 Ca2?增加和膜去极化：nAChRs 激活会限制后续轴突 Ca2?内流和膜去极化，从而抑制 DA 释放。在 DAT-Cre:Ai95D 小鼠的脑片实验中，观察到 nAChRs 激活时，轴突 GCaMP6f 荧光在刺激脉冲序列中的增加幅度较小，而在 nAChRs 被拮抗后，增加幅度明显增大，这表明 nAChRs 激活限制了轴突 [Ca2?] 的总和34。
- 初始兴奋时激活的 nAChRs 在 ChI 反弹期间失活：在体内多相反应中，ChIs 表现出爆发 - 暂停活动，随后在初始兴奋后约 100 - 300ms 出现反弹活动。研究发现，在 ChI 反弹活动时，nAChRs 无法被 ACh 激活，这可能与 nAChRs 的脱敏有关。在对 ChAT-Cre:Ai32 小鼠的纹状体切片实验中，光激活 ChIs 后，不同时间点给予单脉冲或三联电脉冲刺激，发现 [DA]?在三联脉冲与单脉冲之间的差异随时间变化，反映了 nAChRs 从无法激活到重新激活的过程56。
- 体内 nAChR 拮抗促进 DA 释放、DA 轴突活动并诱导条件性位置偏好：在体内实验中，研究人员发现 nAChR 拮抗剂能增加 DA 释放和 DA 轴突活动。例如，给野生型小鼠系统性注射 nAChR 拮抗剂美加明（mec）后，DLS 中局部电刺激诱发的 [DA]?增加；在 DLS 中局部注射 DHβE 后，使用基因编码的荧光 DA 传感器 GRAB DA??检测到非诱发的 DA 水平荧光幅度显著增加。此外，在自由活动的小鼠中，DLS 中 nAChRs 的拮抗会促进奖励相关学习，表现为小鼠对注射 nAChR 拮抗剂美加明的一侧箱体产生条件性位置偏好78。
- ChIs 的紧张性和多相活动在计算模型中抑制 DA 释放：研究人员开发了一个计算模型，模拟 ChIs 的动态活动对 DA 释放的影响。模型显示，ChIs 的多相活动会减弱 DA 神经元的阶段性 DA 释放，尤其是在 DLS 中，且初始兴奋会增强这种抑制作用。同时，ChIs 的紧张性活动也会降低 DA 释放水平，而 ChIs 的多相活动在不同背景抑制水平下对 DA 释放的影响不同，在低 - 中等背景抑制水平下，会进一步降低阶段性 DA 释放，在极高背景抑制水平下，会增强阶段性 DA 释放910。
研究结论和讨论部分指出，ChIs 通过激活 nAChRs 对 DA 轴突产生一种类似不应期的抑制作用，限制了 DA 释放。这一发现挑战了以往关于 ACh 调节 DA 输出的一些观点，揭示了 DA 释放调控的新机制。例如，以往认为 ChIs 对 DA 释放的调节与 DA 神经元的放电频率有关，但本研究表明，ChIs 对 DA 释放的影响更取决于 ChIs 活动与 DA 神经元后续活动之间的时间间隔。此外，研究还发现 ChIs 对 DA 释放的抑制作用在 DLS 和 NAcc 中存在区域差异，这可能对不同纹状体区域的学习和奖励预测误差的转化产生重要影响。总之，该研究为深入理解大脑中神经递质的调控机制提供了重要依据，为相关神经系统疾病的研究和治疗开辟了新的方向。
