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腹侧被盖区(ventral tegmental area,VT A)位于中脑,是多巴胺(dopamine,DA)能神经元主要聚集的区域,长久以来被认为是奖赏中枢。VTA中30%是γ-氨基丁酸(GABA)能神经元,这些GABA能神经元一部分作为中间神经元直接抑制VTA的DA能神经元,从而影响DA能神经元的输出;另一部分投射到其他下游脑区,进一步影响下游核团的活动及功能。近年来,VTA的GABA能神经元的功能得到了关注,被认为与DA能神经元共同参与调节奖赏相关的行为。VTA前后跨度较大,按照结构和功能可以分为头端VTA(rostral VTA,rVTA)和尾端VTA(caudal VTA,cVTA)。药理学和行为学结果表明前尾端VTA在功能上有很大的不同,但头、尾端VTA GABA能神经元的输入输出及其功能有何差异并未见报道。中缝背核(dorsal raphe,DRN)是五羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)能神经元最密集的核团。DRN中部主要是5-HT能神经元,接受全脑的输入并投射到前脑;DRN两翼主要是GABA能神经元,主要对5-HT能神经元提供局部的抑制。长期以来人们认为DRN 5-HT能神经元作用与VTA DA能神经元相反,被惩罚相关的信号激活并抑制行为的起始。近年来,DRN投射性神经元也被证明参与奖赏。近期逆向追踪病毒示踪结果显示VTA到DRN的输入并非DA能神经元介导的,其具体的特性有待进一步研究。我们首先利用逆向追踪病毒示踪的方法追踪了投射到DRN 5-HT和GABA能神经元的全脑输入。发现中脑投射到DRN 5-HT和GABA能神经元的输入主要集中在VTA,且免疫组化结果显示这些输入细胞主要是GABA能神经元。同时,我们分别分析了头、尾端VTA对DRN 5-HT和GABA能神经元的支配有无偏好性,结果发现rVTA倾向于支配DRN GABA能神经元,而cVTA则支配更多的5-HT能神经元。我们利用光遗传学结合电生理的方法进一步验证上述环路,得到了与以上相似的结论。离体和在体电生理记录结果显示光激活rVTA GABA能神经元能够显著抑制DRN GABA能神经元的发放,并轻微提高DRN非GABA能神经元的发放频率。这暗示了 rVTA通过抑制DRN GABA能神经元进一步去抑制DRN 5-HT能神经元。实时位置偏好(real time place preference,RTPP)结果显示激活 rVTA→DRN环路时小鼠产生厌恶样的行为,抑制该环路则产生奖赏效果。相反地,激活cVTA→DRN环路时产生奖赏效果,而抑制该环路时小鼠表现出厌恶样行为。反复腹腔注射吗啡连续五天后,DRN GABA能神经元接受的抑制性输入减少,更特异地,rVTA投射到DRN的抑制性突触传递受到了显著的抑制,这种抑制是由于突触前递质释放减少引起的。而cVTA投射到DRN的抑制性输入则不受吗啡摄取的影响。随后,我们用免疫组化和电生理的方法证明,这种头、尾端VTA GABA传递受吗啡影响的差异可能是由于μ型阿片受体(μ-opioid receptor,MOP)分布的差异所导致的:MOPs只分布于rVTA投射到DRN的抑制性突触末梢而不存在于cVTA投射到DRN的抑制性突触末梢。最后,光遗传学方法操纵rVTA→DRN环路从而改变其可塑性能够有效地抑制吗啡诱发的条件性位置偏好(conditioned place preference,CPP)。综上所述,1、我们利用病毒示踪、电生理、免疫组化等方法证明了 rVTA GABA能神经元主要支配DRN的GABA能神经元从而去抑制DRN 5-HT能神经元;而cVTA GABA能神经元则直接抑制DRN的5-HT能神经元。2、激活或抑制头、尾端VTA GABA到DRN的投射在奖赏相关的行为中作用相反。3、rVTA到DRN的抑制性输入受到反复摄取吗啡的抑制,而cVTA到DRN的抑制性输入则不受吗啡影响。这可能是MOP在这两条环路中分布差异所导致的。我们的研究提出了一条鲜有报道的抑制性环路,并精确地解析了 VTA与DRN之间的微环路,并为研究吗啡依赖提供了新的位点。