中脑腹侧背盖区（VTA）胆碱能与多巴胺能交互作用对创伤后应激障碍（PTSD）的行为影响及机制研究

Ventral tegmental area (VTA) dopaminergic system is closely associated with post-traumatic stress disorder (PTSD), and the cholinergic afferent inputs to VTA exert vital modulations on the dopamine neurons, however, the precise relationship between VTA cholinergic-dopaminergic interactions and PTSD pathology remains largely unclear so far. In this project, we use retrograde viral transduction combing with chemical genetic technique to specifically activate and/or inactivate the VTA-projecting cholinergic neurons, to accurately investigate the cholinergic actions on PTSD-related behaviors; and we apply optogenetic technique to specifically excite and/or inhibit the cholinergic fiber terminals in VTA, in order to determine VTA cholinergic tones on dopamine neuronal activities and the dopamine efflux in PTSD animals; moreover, we’ll use in vitro extracellular electrophysiological techniques to screen out the main cholinergic receptor(s) in VTA that suffered from PTSD pathogenesis, and whole-cell patch recording to figure out the mechanisms on synaptic transmission, ion channel and the signaling transduction, and finally, use behavioral assays to confirm these mechanisms on PTSD modulations. The results may reveal a novel role of VTA cholinergic-dopaminergic interactions in PTSD and the underlying mechanism, from molecular, cellular, neural network to the integral levels, which will refurbish our knowledge on PTSD theories, and bring promising strategies for PTSD remedy in clinical practice.

VTA多巴胺系统与PTSD密切相关，胆碱能传入对VTA多巴胺能神经元有重要调节作用，但是，VTA中胆碱能与多巴胺能的交互作用对PTSD的影响尚不清楚。本项目运用逆行标记病毒结合化学遗传技术，特异性激活/抑制投射到VTA的胆碱能神经元，以明确VTA胆碱能活动对PTSD相关行为的调控；运用光遗传学技术，特异性激活/抑制VTA胆碱能纤维末梢，以精准研究胆碱能传入对PTSD动物多巴胺能神经元电活动、及VTA环路上多巴胺水平的影响；通过离体脑片细胞外记录技术，甑别PTSD影响VTA内胆碱能受体的主要类型，再结合膜片钳技术，查明这些受体对多巴胺能神经元作用的突触机制、离子机制及信号转导机制，并在整体水平上探究这些机制对PTSD行为的调节效应。该课题从分子、细胞、神经网络和整体水平上，综合分析VTA中胆碱能与多巴胺能交互作用对PTSD的影响及机制，拓展PTSD的理论基础，并为临床治疗PTSD开拓新思路。

越来越多的基础研究和临床证据显示，PTSD的发生发展与中脑腹侧被盖区（ventral tegmental area, VTA）多巴胺能神经系统功能异常密切相关，如多巴胺相关基因与PTSD的易感性，血液或尿液中多巴胺水平与PTSD症状的相关性，以及基于VTA多巴胺能系统的药理学和心理学方法对PTSD的干预等，但对于其中详细的神经机制还不太清楚。在本项目中，我们特异性激活VTA多巴胺能神经元发现，PTSD动物的行为得到明显改善，这种改善与PTSD动物VTA多巴胺能神经元放电活动相关，提高了多巴胺能神经元的放电频率，并诱发产生burst放电模式，促进多巴胺递质释放；VTA中胆碱能信号对PTSD的行为具有调控作用，激活M型受体（而非N型受体）能显著改善PTSD大鼠的行为表现，进一步发现胆碱能信号能够增强VTA多巴胺神经元的放电频率和burst频率，HCN通道参与信号通路转导。我们推测，VTA中胆碱能信号能够增强多巴胺能神经元放电频率与改变其放电模式，提高多巴胺的合成与释放，代偿由于PTSD导致的多巴胺水平降低，启动了由VTA多巴胺能系统建立起对边缘脑区奖赏信号适当的敏感度，向情绪情感中枢传递“安全信号”，籍以改善PTSD相关症状。该研究有助于深入了解PTSD的病理机制，为临床诊断和治疗PTSD提供理论指导。