在神經(jīng)發(fā)育的過程中,神經(jīng)突觸活動已被證明能夠重新指定神經(jīng)遞質表達,然而在成熟的大腦,神經(jīng)遞質的身份卻被認為是固定的。Dulcis等人完成的一項最新研究表明,感官上的刺激能夠在成年小鼠大腦中接入神經(jīng)遞質的表達,這將會影響到具體行為。
在1周的時間里,將成年小鼠暴露在短日照光周期(5小時光照-19小時黑暗)或長日照光周期(19小時光照-5小時黑暗)中導致了涉及控制條件(12小時光照-12小時黑暗)的下丘腦核群中多巴胺能神經(jīng)元數(shù)量的變化。短日照暴露增加了多巴胺能神經(jīng)元的數(shù)量,以及多巴胺的釋放,而長日照暴露則具有相反的效果。有趣的是,下丘腦核群中生長激素抑制素(SST)-表達神經(jīng)元的數(shù)量表現(xiàn)出了逆相關關系,意味著光周期的變化正在驅使著多巴胺與SST之間的一個神經(jīng)遞質轉換。
通過使用雙重免疫熒光標記,作者發(fā)現(xiàn)個別神經(jīng)元在暴露于不同的光周期后改變了它們的神經(jīng)遞質表達。這些變化以轉錄水平發(fā)生著,同時還發(fā)現(xiàn)了酪氨酸羥化酶(多巴胺合成路徑中的一種酶)和Sst mRNA水平的平行變化,它們同時還伴隨著突觸后多巴胺D2受體(D2Rs)——而非SST受體——表達的變化。D2R的表達隨著長日照光周期暴露在室周促皮質素的釋放因子(CRF)表達神經(jīng)元中被下調了,并且在短日照光周期暴露后被上調了。與這些結果一致的是,腦脊液中的CRF水平由于暴露在短日照光周期而造成的抑制的增加而減少,并且在暴露于長日照周期后,隨著D2R表達的減少而增加。
為了確定神經(jīng)遞質表達中的這些變化是否具有行為后果,作者在高架十字迷宮中測試了小鼠,并進行了強迫游泳測試。他們發(fā)現(xiàn)在成為不變的相對控制之前,那些暴露在短日照中的小鼠花費更多的時間探索迷宮的開放臂,以及用更長時間游泳。長日照暴露則有相反的效果,這意味著這種情況能夠導致焦慮和抑郁行為。用多巴胺受體拮抗劑阻礙多巴胺能的傳遞,或通過在室旁核附近注射6-羥多巴胺以去除細胞,能夠表型模擬行為后果,后者在長日照光周期后能夠被觀察到。然而,這些結果被暴露在短日照光周期的小鼠所部分緩解,這能夠被新多巴胺能神經(jīng)元的出現(xiàn)所解釋。
盡管這種神經(jīng)遞質的轉換及其行為結果的背后分子細節(jié)還有待進一步闡釋,然而它卻能夠在成熟的CNS中通過自然的刺激而被觸發(fā)的事實或許對理解其機制有助益,并且有可能治療人類神經(jīng)疾病,如季節(jié)性情緒失調等癥候。
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