《Developmental Cognitive Neuroscience》:Adolescent alcohol consumption produces long term changes in response inhibition and orbitofrontal-striatal activity in a sex-specific manner
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酒精使用障礙(AUD)與青少年時期飲酒密切相關。為探究青少年飲酒的長期危害機制,研究人員以大鼠為對象,研究其對響應抑制及眶額葉皮層(OFC)和背內側紋狀體(DMS)神經活動的影響。結果發現存在性別特異性影響,這為 AUD 病因研究提供了依據。
在青春的成長樂章中,酒精卻似一個不和諧的音符,悄然埋下健康隱患。酒精使用障礙(AUD)如同潛伏在暗處的 “健康殺手”,常常與青少年時期飲酒緊密相連。過往研究雖已揭示成年人患 AUD 時存在響應抑制(指抑制追求獎勵行為的能力)方面的缺陷,但對于青少年飲酒如何在大腦中留下長期 “印記”,引發這些不良后果的神經機制,科學界卻知之甚少。就像在黑暗中摸索,亟需一道亮光指引方向,因此開展相關研究迫在眉睫。
為了揭開這層神秘的面紗,來自國外的研究人員踏上了探索之旅。他們精心設計研究,以大鼠為研究對象,試圖解答青少年飲酒對響應抑制以及眶額葉皮層(OFC)和背內側紋狀體(DMS)神經活動編碼的影響之謎。這兩個腦區在響應抑制表達中起著關鍵作用,如同精密儀器中的重要部件,任何細微變化都可能引發連鎖反應。
研究人員讓青春期的雄性和雌性大鼠連續 5 天,每天接觸酒精 4 小時。之后,當大鼠處于青春期或成年期時,對其進行線索響應抑制任務(Cued Response Inhibition Task,CRIT)測試,同時記錄 OFC 和 DMS 的神經活動。這一過程就像一場精心策劃的 “實驗大戲”,每個環節都經過深思熟慮。
在實驗的 “舞臺” 上,研究人員發現了諸多令人矚目的 “劇情”。
- 青少年飲酒導致性別特異性的響應抑制缺陷:在 CRIT 測試中,雄性大鼠青春期飲酒后,過早反應(premature responses)明顯增加,響應抑制比率(Response Inhibition Ratio,RIR)降低,且過早反應的潛伏期縮短,在不應期(Inter-Trial Interval,ITI)內的行為也變得更加頻繁。這表明青春期飲酒讓雄性大鼠在面對獎勵誘惑時,更難以抑制自己的行為,就像剎車失靈的汽車,難以控制。而雌性大鼠雖然也存在一些行為變化,但與雄性相比,青春期飲酒對其影響相對較弱。
- 青少年飲酒引起性別特異性的動作編碼改變:在對單個神經元活動的分析中,青春期飲酒對雄性和雌性大鼠 OFC 和 DMS 神經元活動的影響截然不同。例如,青春期飲酒的雌性大鼠在過早動作和正確動作后,OFC 神經元的放電率變化與對照組不同;雄性大鼠則在成年后,OFC 和 DMS 神經元對過早動作和正確動作的反應出現特異性改變。這說明青春期飲酒在神經元層面上,對不同性別的大鼠產生了獨特的 “印記”。
- 酒精對局部場電位(LFP)產生性別和年齡特異性影響:通過對 LFP 的分析,研究人員發現青春期飲酒對 OFC 和 DMS 的非周期性指數(aperiodic exponent)、功率(power)和相位同步性(phase synchrony)產生了不同影響。在青春期飲酒的雄性大鼠中,OFC 和 DMS 的活動模式在成年后發生了明顯變化,且不同年齡和獎勵組之間存在顯著差異。這表明酒精就像一個 “搗亂分子”,打亂了大腦正常的電活動節奏。
- 青少年飲酒促進成年雄性大鼠酒精攝入量增加:研究還發現,青春期飲酒的成年雄性大鼠比對照組飲用更多酒精,而雌性大鼠則未受此影響。這進一步揭示了青春期飲酒對成年后酒精偏好的性別差異,就像為雄性大鼠打開了一扇更容易沉迷于酒精的 “大門”。
研究結論表明,青春期飲酒以性別特異性的方式改變了 OFC - 紋狀體(striatal)回路的發育,并促進了成年后的酒精攝入增加。這一發現意義重大,為酒精使用障礙的發展病因提供了重要的機制性線索,就像在黑暗中點亮了一盞明燈,為后續研究照亮了方向。
在研究過程中,研究人員主要運用了以下關鍵技術方法:
- 行為學測試:采用 CRIT 任務,觀察大鼠在面對線索時的行為反應,判斷其響應抑制能力。
- 體內電生理學記錄:在大鼠進行 CRIT 任務時,同步記錄 OFC 和 DMS 的單個神經元活動和 LFP。
- 數據分析方法:運用多種統計分析方法,如方差分析(ANOVA)、Friedman 檢驗、卡方檢驗等,對行為學和電生理學數據進行深入分析。
這項發表在《Developmental Cognitive Neuroscience》上的研究,為我們理解青少年飲酒對大腦的長期影響提供了寶貴的信息。然而,研究也存在一定的局限性,如 CRIT 范式無法區分學習和表現,社會隔離可能影響實驗結果,電生理學記錄的單位數量有限等。但這并不影響其為后續研究奠定基礎,未來研究可在此基礎上進一步探索,為預防和治療酒精使用障礙開辟新的道路。