強迫性飲酒的神經底物

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雖然很多人都有飲酒的習慣，可能是聚會時小酌，或每天固定睡前喝一杯，但較少人會有酒精成癮的傾向，而強迫性飲酒又代表其中特別熱衷去飲酒的極端情況，就算飲酒可能會造成一些不舒服的情況，但他們還是會一直飲用。

但並不是所有人都會形成這樣極端的情況，也不是喝越多久的人才會有這種現象，因此我們知道飲酒是有很大的個體差異的，而這篇 paper的研究者想知道這是否與大腦的差異有相關，所以對大鼠做了研究。

少數遠交大鼠出現抗懲罰酒精自我給藥

首先研究者們訓練了大鼠去自發地獲得酒精，他們讓大鼠按了兩下按鈕後，大鼠就會獲得酒精，大鼠有這樣穩定的飲酒行為之後，他們在按鈕前方的地板加入的電擊，所以此時的大鼠必須通過電擊才能按到按鈕喝到酒。

研究者們依據此計算出大鼠前後飲酒狀況差別的評分，給出了一個"抗懲罰分數"。會願意繼續通過電擊去飲酒的大鼠被稱為"抗懲罰組"，這模擬了即便飲酒會產生不舒服的生理或心理現象時，酗酒者依然會持續去飲酒的狀況。而相對地，因為有電擊就戒酒了的大鼠們被稱為"敏感組"，實驗以這組作為對照組進行操作。

抗懲罰性是一種穩定的個體特徵，可以在模型中推廣

在幫大鼠分好組之後，研究者希望確認大鼠的這種特徵不會隨便改變，就是抗懲罰組經過一些變因依然會是抗懲罰組，不會因為一些原因就改變為敏感組。為了確認這點，研究者做了兩個測試，第一個是停止電擊一段時間後，再重新恢復電擊，看看原本的抗懲罰組是不是依然會繼續酗酒。而另一個測試是加入苦味劑，苦味劑跟電擊一樣有懲罰的效果，因此可以得知不同的懲罰方式是否有影響到大鼠的這樣特徵。

而經過上面兩種測試後，研究者確認大鼠的這種抗懲罰飲酒的特性是一個穩定的個體特徵，因此可以進一步的對兩組的腦區進行研究。

與懲罰抵抗相關的大腦網絡

我們知道大腦有一些不同的腦區，在進一步深入到特定的神經物質之前，我們應該先篩選出是哪個腦區與這種抗懲罰分數有比較高的相關性，就是當抗懲罰的分數越高，這個腦區活動就越活躍。

研究者篩選了數個目前被認為跟成癮有關的腦區，最後發現其中 CeA(中央杏仁核)、NAc(伏隔核)和 PAG(中腦導水管周圍灰質)，這幾個腦區與這種酗酒行為相關性較高，其中又以 CeA最高。

CeA 集合的活動對於抗懲罰的自我管理是必要的

因為CeA是裡面當中最相關的，因此研究者想知道它們是不是真的有因果關係，或只是剛好兩個現象同時出現，也就是他們想確認：當沒有 CeA 的功能時，這種抗懲罰的行為也就會消失。

為了達到這樣的目的，研究者需要將活躍的神經元篩選出來，再加以抑制。

因此研究者做了一種叫做 TRAP的實驗。這個實驗使用了病毒作為載體，將兩種蛋白送入腦細胞表達，一種是 fos : $CreER^{T2}$，可以把它當作不完整、只有一部分的 Cre，它會與 fos 一起表達。而另外一種是依賴於 Cre的 hM4Di，就是只有存在Cre時才會表達。這是一種被人工修改過的受體(叫做 DREADD)，這種特殊的受體不會對自然物質產生反應，只會對人工注入的化學物質有反應，例如這裡用到的 CNO。

注入了兩種蛋白質後，還不會發生實際作用，要先讓蛋白質表達一段時間(3周)後，再繼續進行實驗，重新讓大鼠接受有電擊的自我給藥，這時 CeA活躍的神經元受到刺激，因此會表達出 fos這種立即早期基因(當細胞受到刺激會立刻表達)，以及與 fos 共用一個啟動子的 $CreER^{T2}$ ，這樣就可以達成在活躍的神經元當中表達特定蛋白質的步驟。

成功表達後，研究者在最後一次電擊自我給藥後給大鼠注射 4TM這種物質，它會讓原本不完整的 Cre變成完整的，因此，依賴於 Cre的 hM4Di就可以開始表達。同樣的表達 hM4Di3周後，再次使大鼠接受電擊自我給藥，最後注射 CNO使 hM4Di活化，活化後它會打開鉀離子通道，這被稱為 Gi信號通路，因此會使神經元被抑制。(圖一)(圖二)

圖一：實驗流程示意圖

圖二：實驗機制示意圖

成功了抑制了 CeA神經元後，再對大鼠去進行行為實驗，發現有表達 hM4Di的跟對照組相比，抗懲罰分數確實有降低的現象。因此可以認為，CeA神經元得活躍確實是這種抗懲罰行為所必要的，沒有了這些神經元的活躍之後，這種行為也會隨之減少。

CeA中 PKCδ +抑制性神經元的活性驅動了懲罰抗性

但在CeA當中有很多不同的神經通路，因此研究者想進一步去確認，是哪個通路跟這種行為會有關係呢?

在這裡，他們標記了一種叫做 PKCδ的蛋白質，它是一種信號通路，同時也標記了 fos。這是兩群不重複的 GABA細胞，它們的功能與食慾、疼痛，以及成癮有關。

用螢光標記這兩群細胞後發現，在抗懲罰組中，PKCδ以及 fos的量都明顯高於敏感組。因此可以認為， PKCδ與抗懲罰行為有明顯相關。

同時，表達 PKCδ的GABA細胞與一種稱為 CeL-off的細胞重疊。這群細胞可以抑制CeA中央內側到腦幹的信號輸出來控制對負面刺激(例如電擊)的行為。

CeA-PKCδ 在抗懲罰酒精自我管理中的機製作用

在上述實驗中我們發現抗懲罰組有較高的 PKCδ含量，因為PKCδ本身具有信號傳導，以及通過酒精增強GABA細胞的功能。因此研究者想確定，是不是這種信號傳導的增加有助於這種抗懲罰行為。

為了檢驗這種可能性，研究者們降低了 PKCδ的表達，看看抗懲罰的行為會不會也隨之降低。後續的實驗表明，在降低了 PKCδ的表達後，抗懲罰分數也確實隨之下降。因此可以說CeA中 PKCδ介導的信號傳遞確實對抗懲罰、強迫性的酒精自我給藥行為有增強作用。

經過以上一連串的實驗後發現，這種強迫性飲酒的個體特徵確實與大腦的差異有關，特別是其中CeA中的 PKCδ信號傳導路徑，當這個信號傳導越強時，也表明了這種強迫性飲酒的行為也會越明顯。

撰文：溫倩玟

原始論文:Domi, Esi, et al. "A neural substrate of compulsive alcohol use." Science advances 7.34 (2021): eabg9045. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abg9045#F2