药物暴露形成的药物奖赏关联记忆是药物成瘾及复吸的重要原因，药物关联环境线索提取该记忆可触发药物渴求与复吸。尽管以往研究认为腹侧被盖区（VTA）通过多巴胺能信号在药物奖赏加工中起核心作用，内侧前额叶皮质（mPFC）参与药物关联奖赏记忆加工，目前公认的VTA-mPFC、VTA-伏隔核（NAc）-mPFC环路无法充分解释外部情境信息如何与内部奖赏信号有效整合机制。
2026年1月15日，南京中医药大学医学院的关晓伟/范宇团队在《The Journal of Clinical Investigation》上发表了题为“A midbrain–cortical circuit mediated by claustrum neuronal ensemble orchestrates drug-paired context memory processing”的研究论文。该研究首次发现并证实一条以屏状核CL为中心、负责整合药物奖赏信号与环境线索的关键神经环路—VTA-CL-mPFC，调控该环路或其核心VTA-CL-mPFC神经元集群，能破坏甲基苯丙胺（METH）关联情境记忆提取并阻断雄性小鼠METH条件性位置偏爱（CPP）的获得，且多巴胺（DA）释放及D1R介导的CL神经元激活是该记忆提取的必需条件，揭示了该环路在药物关联环境线索记忆提取中的关键作用。
本研究开展系列实验，向Ai14小鼠CL注射逆标病毒Retro-mTH-Cre（图1A），fMOST成像显示tdTomato阳性胞体主要位于同侧VTA（图1B）；向VTA注射Cre系统病毒（图1C），可见VTATH终末分布于CL处CaMKII阳性神经元周围（图1D）；CL注射逆行示踪剂CTB555后（图1E），VTA中阳性神经元与TH共标（图1F），证实VTATH-CL通路存在。化学遗传学激活该通路并记录CLDA3h信号，发现激活VTATH神经元可诱导多巴胺释放（图1G、H）。膜片钳记录显示，光遗传学激活VTATH终末可增加CL神经元AP数量（图1I），且该效应被D1R拮抗剂阻断（图1J），证实调控依赖D1R。
向CL注射突触定位病毒（图1K），mPFC内检测到mRuby阳性信号（图1L）；向mPFC注射逆行示踪病毒后（图1M），91.8%的阳性CL神经元为CaMKIIα阳性（图1N），证实CL谷氨酸能投射。膜片钳记录显示，蓝光刺激可诱发电信号，TTX抑制、4-AP恢复且NBQX与AP5可阻断该信号（图1O，P），证实单突触功能连接。WT小鼠VTA注射顺行跨单AAV1-Cre病毒（图1Q），CL注射DIO-EGFP病毒，可见CL处EGFP胞体信号、mPFC内见阳性轴突终末（图1R）；采用交叉病毒策略向VTA、mPFC及CL分别注射AAV1-Cre，Retro-DIO-FLP和fDIO-EGFP，成功标记了VTA-CL-mPFC神经元群体（图1S、T），初步证实存在VTA-CL-mPFC神经元群体及相关环路。
图1 VTATH–CLGlu–mPFC环路及VTA-CL-mPFC神经元集群的存在
为评估CL脑区在METH（一种高成瘾性中枢神经兴奋剂）关联奖赏行为中的作用，对雄性小鼠进行8天METH-CPP（条件性位置偏爱）训练并于第9天测试，结果METH暴露组小鼠的CPP得分显著高于生理盐水组，而两组运动能力无差异，成功构建METH诱导的CPP奖赏记忆模型（图2A-C）。c-Fos及免疫荧光结果显示，METH暴露显著激活CLGlu神经元，而非GABA能神经元（图2D）。在体钙成像记录显示，当小鼠从非药物配对箱进入METH配对箱时，METH组小鼠CLGlu神经元的钙信号在最初4秒内显著升高，证实该神经元在METH奖赏记忆提取阶段被特异性激活（图2E-H）；通过化学遗传抑制小鼠CLGlu神经元能够特异性减弱METH-CPP记忆的提取（CPP得分降低），而对生理盐水组无影响，且不影响小鼠的运动能力（图2I-M）。综上，CLGlu神经元在METH关联环境线索触发奖赏记忆提取的过程中被特异性激活，且其活动是该记忆提取的必要条件。
图2 CLGlu神经元参与METH诱导奖赏记忆的提取
为明确VTA-CL-mPFC神经元集群在METH诱导奖赏记忆提取中的作用，采用图1S病毒策略标记雄性小鼠的该神经元集群，结果显示METH暴露的雄性小鼠其VTA-CL-mPFC神经元的树突棘密度和复杂性显著增加（图3A-C），且CPP测试后该神经元集群的AP数量较对照组明显增多（图3D-F），提示METH暴露可激活雄性小鼠的VTA-CL-mPFC神经元。进一步探究该神经元集群在METH-CPP记忆提取中的功能，利用化学遗传病毒策略选择性抑制VTA-CL-mPFC神经元集群（图3G-I），结果发现METH暴露组小鼠表现显著条件性位置偏爱，而CNO介导的神经元抑制可显著减弱药物配对环境的偏好，但不影响运动功能；CNO对生理盐水暴露组则无显著影响（图3J-K）。这一结果证明VTA-CL-mPFC神经元集群参与雄性小鼠METH诱导奖赏记忆的提取。
图3 VTA-CL-mPFC神经元集群介导METH诱导奖赏记忆的提取
为探究VTATH-CL通路在METH诱导奖赏记忆提取中的作用，c-Fos免疫荧光结果显示，在METH-CPP测试期间，VTA（而非SN）多巴胺能神经元被特异性激活（图4A）。通过化学遗传学方法选择性抑制投射至CL的VTATH神经元（图4B-F），或在CL局部抑制VTATH神经元末梢的活动（图4G-K），均可有效阻断METH诱导的条件性位置偏爱，显著降低CPP得分，而不影响小鼠的运动能力或生理盐水对照组的偏好行为。综上，VTATH-CL通路活动是提取METH关联环境记忆所必需的。
图4 VTATH-CL通路参与METH诱导奖赏记忆的提取
为探究CLGlu-mPFC通路在METH诱导奖赏记忆提取中的作用，c-Fos免疫荧光显示，在METH-CPP测试期间，mPFCGlu神经元的c-Fos含量升高（图5A）。通过化学遗传病毒调选择性抑制投射至mPFC的CL神经元（图5B-D），结果发现CPP测试期间，抑制CLGlu-mPFC通路可有效阻断METH诱导的条件性位置偏爱，显著降低CPP得分（图5E、F），这证实CLGlu-mPFC通路参与METH诱导奖赏记忆的提取。
图5 CLGlu-mPFC通路参与METH诱导奖赏记忆的提取
向小鼠CL注射DA3h病毒，光纤光度法实时记录CPP测试期间多巴胺释放（图6A-C）。结果显示METH暴露雄性小鼠完全进入METH配对箱时，CLDA3h信号显著升高（图6D）；WB发现METH暴露组D1R蛋白水平升高而D2R无变化（图6E）；且METH暴露组CL内c-Fos和CaMKII双阳性（激活的谷氨酸能神经元）上D1R表达平均灰度值高于对照组（图6F），提示METH诱导奖赏记忆提取期间，CL内多巴胺释放增加、D1R水平升高。
图6 METH诱导奖赏记忆提取期间，CLGlu神经元DA信号及D1R蛋白水平升高
为进一步明确VTATH-CL通路中DA及D1R在METH诱导奖赏记忆提取中的作用，利用化学遗传抑制该通路时，向CL局部补充多巴胺（图7A-E）或D1R激动剂SKF-38393（图7F-J），均可恢复METH暴露小鼠对药物配对环境的的偏好，提示该通路的多巴胺信号参与METH奖赏记忆提取；向CL注射D1R敲低病毒rAAV2/9-CaMKIIα-RNAi-Drd1-EGFP后（图7K-M），METH暴露小鼠CPP得分降低、CLGlu神经元c-Fos阳性比例显著下降，生理盐水组无影响（图7N-P），证实CLGlu神经元上D1R表达上调可促进其激活，参与METH诱导奖赏记忆提取。
图7 VTATH–CL通路的DA信号传导对METH诱导奖赏记忆的提取至关重要
药物相关记忆可被药物关联线索的再次暴露触发，进而导致觅药行为。本研究以雄性小鼠METH-CPP模型为基础，发现CL为负责整合药物奖赏信号与环境线索的关键枢纽。CL连接VTA与mPFC形成VTA–CL–mPFC环路，调控该环路或VTA-CL-mPFC神经元集群，可破坏METH关联情境记忆的提取。在此过程中，DA信号通路通过CLGlu的D1R介导CLGlu的激活是雄性小鼠METH诱导奖赏记忆提取所必需的。
图8 总结图
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