Nat Commun丨口渴时喝水更甜？巴塞尔大学团队揭秘大脑如何动态调整奖励价值

2025年6月5日， 瑞士巴塞尔大学Julian Hinz及其团队在Nature Communications上发表题为《Stimulus-specific and adaptive value representations in the basolateral amygdala in male mice》的论文，结果表明，在雄性小鼠身上进行的双光子钙成像实验表明，群体反应的强度与主观价值成正比，不同的奖励会激活不同的神经元子群。当出现一种新的、价值更高的奖励时，价值表征会迅速重新调整，而内部状态则对其产生影响：口渴会特别增强对水的反应，而厌恶体验则会抑制对蔗糖的反应。因此，BLA回路携带灵活的、针对特定刺激的价值信号，这些信号整合了相对价值以及当前的情绪或稳态状况，为适应性决策和学习提供了神经基础。作者的研究结果表明，BLA区域能够持续保持具有适应性且针对特定奖励的价值信号，这些信号对于根据当前需求和变化的环境来做出选择至关重要。

BLA的奖赏反应与摄入开始的时间紧密相关

为了研究BLA区域在价值评估中的作用，作者设计了头部固定小鼠实验。食物受限的小鼠随机接受水或20%糖水奖励，间隔平均20秒以减少可预测性。记录显示，糖水引发更多舔食次数（3次以上），主要因持续时间延长而非频率变化。奖励历史（如水转糖水）对后续奖励反应无显著影响，表明试验间独立性。通过194Hz视频追踪舌头动作，发现舔食模式具有奖励特异性：水的舔食行为相似度高，而糖水的舔食行为变异较大，但模式差异与糖浓度无正相关。行为分析显示，奖励消费后1.28秒即出现显著差异，提示神经活动可能与刺激价值而非运动模式相关。

BLA 的活动反映了感知到的奖励价值

为了探究 BLA 如何对各种味觉刺激下的奖励价值进行表示，作者通过让小鼠接触不同奖励组（不同浓度蔗糖、牛奶等），研究BLA如何表征奖励价值。将舔食次数标准化为20%蔗糖（基准奖励）后发现，舔食量与蔗糖浓度偏好及奖励量呈正比，表明舔食行为能反映感知价值。BLA神经元活动在奖励呈现时普遍增强，可能源于更多神经元激活、反应幅度或概率增加。分析显示，无论按舔食量或具体奖励细分，神经元反应幅度均与标准化舔食量呈正相关。因此，与之前的研究结论一致（这些研究表明BLA的奖赏表征不受刺激因素的影响），作者的研究结果表明，BLA的平均活动与舔食次数的大小呈正相关，且这一相关性不受当前所获得奖赏的影响，并且在群体层面上，感知到的奖赏价值是以刺激因素不变的方式进行表示的。

神经元亚群编码特定刺激的奖励值

感知值与群体反应之间的单调递增关系可能是由于那些与奖励值无关的感知值神经元造成的，这些神经元各自与奖励值存在单调递增的关系，或者可能是由对不同奖励产生特定反应的神经元亚群的组合所导致的。为了区分这两种可能性，作者进行了回归分析，以测试神经元是否具有与刺激无关的反应，即通过将平均反应与包含所有刺激的回归变量进行相关性分析，并将其与最佳相关单个刺激回归变量进行比较。

研究发现存在两种可能模式：1）刺激无关编码——神经元反应与奖励感知值呈单调递增关系；2）刺激特异性编码——不同神经元亚群对特定奖励产生选择性反应。实验结果显示，在蔗糖体积实验中，两类神经元数量相近；在蔗糖浓度实验中，对单一刺激反应更优的神经元略占优势；在营养成分差异明显的奖励组（如牛奶vs蔗糖）中，刺激特异性神经元显著增多，表明BLA价值编码具有刺激依赖性。进一步分析发现，多数神经元仅对单一奖励敏感，且奖励相似度越高，神经元反应重叠度越大；单试次水平的群体向量（PV）分析证实，不同奖励会引发显著差异的群体神经活动；跨时段稳定性测试显示51.49%神经元保持原有反应模式；38.06%变为无反应；仅2.2%完全改变反应偏好；PV相关性分析进一步验证，神经元对特定奖励的反应模式在不同实验日间保持稳定。

综合来看，所给出的数据表明，BLA能够在单个神经元层面上维持针对特定刺激的价值表征，而针对刺激的不变价值表征则可以通过对响应积极结果的BLA神经元群体的整合来计算得出。

BLA 神经元动态地编码价值

为了解决在接触偏好奖励时 BLA 奖励价值表征如何发生变化的问题，并进一步拓展之前针对单个神经元的研究成果，作者首先对在存在和不存在更优偏好奖励的情况下对同一刺激的神经反应进行了跨实验对比。

研究发现BLA对奖励价值的表征会基于当前环境中的最佳奖励进行动态调整。当动物在实验中获得更高价值的16微升奖励（4倍于原量）时，其对原有10微升奖励的舔食次数减少，同时BLA神经反应减弱；而水的反应保持稳定。值得注意的是，同一10微升奖励在被视为最高价值时（环节I）与处于更优奖励环境中时（环节II）引发的BLA反应相似，表明价值评估具有相对性。通过"同时对比"实验设计（交替呈现20%与40%蔗糖奖励块），进一步发现：在缺少40%蔗糖的奖励块内，动物对20%蔗糖的舔食次数更多，BLA群体反应也更强。这种适应性调整在单次实验中即可完成（5-10分钟内快速适应），且由刺激特异性神经元群介导。实验表明，这种动态调整仅在高价值差异条件下（如20%vs40%蔗糖）出现，而在同等浓度（20%vs20%）的对照实验中未观察到适应现象，说明BLA的价值编码依赖于局部奖励环境的显著差异，而非单纯的奖励历史积累。这些结果揭示了BLA通过刺激特异性神经元群实现灵活、环境依赖的价值评估机制。

价值表征反映自我平衡和情感状态

为了探究背侧海马区（BLA）的反应缩放机制是否不仅考虑了所有可用奖励的分布情况，而且还纳入了动物内部状态的变化，作者首先测量了急性水限制动物的奖励反应。在水限制状态下，动物对水的舔食行为特异性增强，BLA中水反应神经元数量显著增加，使水和蔗糖的神经反应幅度趋于平衡，表明生理需求能重塑价值表征。在负面情绪影响实验中，采用闭环范式（舔舐触发奖励）区分动机与价值。结果显示，不良体验虽减少舔食量，但不显著降低奖励寻求行为；BLA对蔗糖的神经反应明显减弱，且奖励响应与厌恶响应神经元群互不重叠，支持效价特异性编码机制。开环实验进一步揭示，纯奖励条件下神经反应稳定；厌恶刺激介入后，行为参与度下降50%，奖励反应持续抑制；与"同时对比"实验不同，厌恶终止后行为与神经反应均未恢复，说明负面体验可造成持久性价值表征损伤。

这种持续的抑制现象表明，接触负面刺激会促使受试者在评估和反应奖励时产生持久的变化，而不仅仅是暂时降低了奖励的价值。

总结

本研究表明，BLA能够独立编码刺激的感知价值，这一过程既不受整体唤醒状态影响，也与舔食行为模式无关。研究发现：

刺激特异性编码：价值表征由多个独立的神经元亚群实现，每个亚群仅对特定味觉刺激响应；

相对价值计算：当奖励量增大时，BLA会快速（数分钟内）调整神经反应幅度，实现价值表征的动态重校准；

状态依赖性调节：生理需求（如水限制）和情绪状态（如厌恶体验）能双向调控BLA的价值反应强度。

因此，这些数据支持了BLA在刺激特异性感觉处理与刺激无关的价值计算之间的关键作用。

研究展望

作者的研究结果补充了关于下丘脑外侧区（LHA）的研究成果，该区域是BLA投射的主要靶点，这些研究表明，非特定刺激的趋喜行为可以通过光遗传学刺激来驱动，从而表明BLA处于刺激特异性感觉处理与刺激不变动机之间的交界位置。这些发现也与人类研究的结果相吻合，在人类中，杏仁核已被发现对价值的整合起着重要作用，而其失调则与伴有欣快缺失的疾病相关联，这表明BLA在生理条件下在价值分配的调节中起着重要作用。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-60414-z

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