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目的:观察光激活前扣带回皮层(ACC)对大鼠海洛因自身给药训练、觅药行为以及学习记忆能力的影响,初步探讨其可能的神经生物学机制。并观察NMDA受体拮抗剂美金刚对大鼠海洛因自身给药训练剂量曲线、觅药行为的影响。实验一:光激活ACC对海洛因自身给药大鼠学习记忆能力的影响方法:雄性SD大鼠随机分为三组:空白对照组大鼠(Control,n=6),假激活海洛因自身给药组大鼠(HSA,n=4)和光激活ACC海洛因自身给药组大鼠(CCE,n=4)。CCE组大鼠进行颈静脉插管手术,同时在ACC(AP:+2.7mm,ML:0.5mm,DV:-2.3mm)微注射1μl光遗传病毒p AAV-Ca MKⅡα-h Ch R2-EYFP,然后在注射点上方0.5mm处埋置规格为5mm的光纤陶瓷头。HSA组大鼠同样进行颈静脉插管手术,同时在ACC微注射空载病毒,并埋置光纤陶瓷头。空白对照组大鼠不需手术,直接进行八臂迷宫测试。CCE组和HSA组大鼠进行海洛因自身给药训练,采用固定比率程序(FR1)每天训练4h,连续训练14d,建立稳定的自身给药模型。模型建立成功后,三组大鼠进行八臂迷宫测试。测试过程中,CCE组和HSA组大鼠给予470nm,5m W的蓝光激活,观察对工作错误次数及测试时间的影响。结果:与对照组相比,HSA组大鼠的参考记忆错误(RME)、工作记忆错误(WME)及测试时间(Time)都显著要高(P<0.05),说明海洛因自身给药训练大鼠存在学习记忆功能损伤。而CCE组大鼠与HSA组相比,第3天的RME,第3天、第5天的WME和Time都显著性降低(P<0.05),说明光激活ACC能改善海洛因自身给药大鼠的学习记忆能力。实验二:光激活ACC对大鼠自身给药行为及觅药行为的影响方法:雄性SD大鼠随机分成两组:假激活海洛因自身给药组大鼠(Vehicle,n=4)和光激活ACC组大鼠(CCE,n=4),两组手术处理同实验一。手术恢复后,两组大鼠进行海洛因自身给药训练,训练10d,大鼠建立稳定的自身给药模型。第11天,两组大鼠在自身给药训练过程中,给予470nm、5m W的蓝光刺激ACC区域,刺激时间持续30min,每间隔30min刺激一次,共刺激4次,观察对自身给药行为的影响。第12天,继续进行自身给药训练,直至第14天训练结束。第15天开始进行环境消退训练,共消退10天。第25天,大鼠放回训练笼进行2h的线索诱导或海洛因引燃的觅药行为测试,测试过程中大鼠给予470nm、5mw的蓝光刺激acc,持续刺激2h,观察对觅药行为的影响。另两组vehicle和cce组大鼠(n=4),海洛因自身给药训练14d,环境消退10d,在第25天,两组大鼠腹腔注射mglu2/3受体拮抗剂ly341495(1.5mg/kg),30min后进行觅药行为测定,测定过程中给予蓝光激活acc,观察对觅药行为的影响。结果:与vehicle组相比,cce组大鼠4h训练总注射针数、有效鼻触数和无效鼻触数无显著性差异,且激活与未激活的各30min时间段之间在注射针数、有效鼻触数和无效鼻触数上也无显著性差异。在线索诱导的觅药行为测定中,cce组大鼠有效鼻触数显著低于vehicle组(p<0.05),而腹腔注射ly341495的cce组与vehicle组大鼠的有效鼻触数无显著性差异。各处理组无效鼻触数之间无显著性差异。说明光激活acc能有效抑制线索诱导的觅药行为,而ly341495能部分反转此抑制作用。在海洛因引燃的觅药行为测定中,cce组与vehicle组的有效鼻触数和无效鼻触数之间都无显著性差异。说明光激活acc对海洛因引燃的觅药行为无影响。实验三:光刺激naccore对大鼠自身给药行为及觅药行为的影响方法:雄性sd大鼠随机分成两组:假激活海洛因自身给药组大鼠(vehicle,n=4)和光刺激naccore组大鼠(nae,n=4),nae组大鼠进行颈静脉插管手术,在acc注射光遗传病毒paav-camkⅡα-hchr2-eyfp,然后将规格为10mm的光纤陶瓷头,分别倾斜10°按坐标(ap:+1.2mm,ml:±3.2mm,dv:-6.7mm)埋置于naccore区,vehicle组大鼠在acc区注射空载病毒,其它操作同nae组。手术恢复后,两组大鼠进行海洛因自身给药训练,训练10d,大鼠建立稳定的自身给药模型。第11天,两组大鼠在自身给药训练过程中,给予470nm、5mw的蓝光刺激naccore区域,刺激时间持续30min,每间隔30min刺激一次,共刺激4次,观察对自身给药行为的影响。第12天,继续进行自身给药训练,直至第14天训练结束。第15天开始进行环境消退训练,共消退10天。第25天,大鼠放回训练笼进行2h的线索诱导或海洛因引燃的觅药行为测试,测试过程中大鼠给予470nm、5mw的蓝光刺激naccore,持续刺激2h,观察对觅药行为的影响。另两组vehicle和nae组大鼠(n=4),海洛因自身给药训练14d,环境消退10d,在第25天,两组大鼠腹腔注射mglu2/3受体拮抗剂ly341495(1.5mg/kg),30min后进行觅药行为测定,测定过程中给予蓝光刺激naccore,观察对觅药行为的影响。结果:与vehicle组相比,nae组大鼠4h训练总注射针数、有效鼻触数和无效鼻触数无显著性差异,且激活与未激活的各30min时间段之间在注射针数、有效鼻触数和无效鼻触数上也无显著性差异。在线索诱导的觅药行为测定中,nae组大鼠有效鼻触数显著低于vehicle组(p<0.05),而腹腔注射ly341495的nae组与vehicle组大鼠的有效鼻触数无显著性差异。各处理组无效鼻触数之间无显著性差异。说明光刺激naccore能有效抑制线索诱导的觅药行为,进一步说明主要是通过acc-naccore谷氨酸能投射通路起抑制作用,而ly341495能部分反转此抑制作用。在海洛因引燃的觅药行为测定中,nae组与vehicle组的有效鼻触数和无效鼻触数之间都无显著性差异。说明光激活acc对海洛因引燃的觅药行为无影响。实验四:美金刚对大鼠海洛因自身给药行为及觅药行为的影响方法:雄性sd大鼠进行颈静脉插管手术,手术恢复后分别进行不同剂量的海洛因(0.025mg/kg-0.1mg/kg)自身给药训练,训练10d后,大鼠建立稳定的自身给药模型。第11天,大鼠随机分成4组(n=8),分别在训练前半小时腹腔注射生理盐水和美金刚1mg/kg、5mg/kg、15mg/kg,然后进行程序fr1或pr3-4训练。第12天,继续进行自身给药训练,直至第14天训练结束。第15天开始进行环境消退训练,共消退10天。第25天,每组大鼠腹腔注射生理盐水和美金刚1mg/kg、5mg/kg、15mg/kg,30min后进行觅药行为测定。结果:使用0.025mg/kg海洛因剂量训练时,大鼠注射针数随着美金刚给药剂量增加而有增加的趋势,但无统计学意义。使用0.05mg/kg海洛因剂量训练时,15mg/kg美金刚处理组大鼠注射针数相较于生理盐水组有显著性增加(p<0.05)。使用0.1mg/kg海洛因剂量训练时,各处理组之间大鼠注射针数无显著性差异。1mg/kg、5mg/kg、15mg/kg美金刚处理能使海洛因训练剂量效应曲线上移,其中0.05mg/kg海洛因剂量训练时,15mg/kg美金刚处理组大鼠海洛因总摄取量相较于生理盐水组有显著性增加(p<0.05)。0.025mg/kg、0.01mg/kg海洛因剂量训练时,各处理组大鼠训练期间海洛因总摄取量之间无显著性差异。1mg/kg、5mg/kg、15mg/kg美金刚处理组大鼠在累进比率程序pr3-4训练的注射针数上无显著性差异。在线索诱导的觅药行为测定中,15mg/kg美金刚组鼻触数相较于生理盐水组显著性降低(p<0.01)。各组无效鼻触数之间无明显差异。在海洛因引燃的觅药行为测定中,5mg/kg、15mg/kg组鼻触数相较于生理盐水组显著性降低(p<0.01)。各组无效鼻触数之间无明显差异。在自由活动度测定中,美金刚对活动度没有影响。结论海洛因自身给药训练大鼠存在着学习记忆功能上的损伤,光激活acc能显著降低海洛因自身给药大鼠在八臂迷宫测试中工作错误次数和完成任务所需时间,提示光激活ACC具有改善学习记忆能力。且光激活ACC能显著性抑制线索诱导的大鼠海洛因觅药行为,但对海洛因引燃的觅药行为无抑制作用,主要神经生物学机制是通过激活ACC-NAc core的谷氨酸能神经元投射通路,促进突触间隙间的谷氨酸浓度升高,从而激活突触前膜上m Glu2/3受体,负反馈抑制ACC-NAc core的谷氨酸释放,起到抑制觅药行为的作用,此抑制作用可以被m Glu2/3受体拮抗剂LY341495部分反转。研究还发现具有改善认知功能作用的美金刚可以降低海洛因的奖赏效应,但对海洛因强化效应没有影响,并且美金刚可以抑制线索诱导的及海洛因引燃的觅药行为。这些结果提示改善认知功能可能会成为治疗药物成瘾的新途径。