Trends Neurosci：控制冲动行为的神经环路
计划和预期运动动作能够快速准确地执行运动。然而，如果预期动作没有得到适当的控制，可能会导致过早的冲动行为。冲动行为被定义为考虑不周、往往具有风险和不恰当的行为。以往的研究中，冲动行为被认为主要由额叶皮层和基底神经节控制。最近，另外两个大脑区域，腹内侧丘脑（VM）和前外侧运动皮层（ALM），已被证明在小鼠的冲动行为中发挥着重要作用。
近日，维尔纽斯大学生命科学中心Robertas Guzulaitis和弗洛里神经科学与心理健康研究所Lucy M. Palmer在Trends in Neurosciences发表OPINION文章，探索了丘脑皮层通路的作用，并提出了可能参与驱动皮层活动的细胞机制，这些活动导致了冲动行为。
1. 冲动行为的大脑通路
冲动行为可分为冲动行为和冲动选择，前者由运动抑制障碍引起，后者与鲁莽行为代价的糟糕决策有关。冲动行为和冲动选择通常被认为涉及不同的神经机制，本文中主要关注冲动行为。在啮齿类动物中，冲动行为先前被证明主要由前额叶皮层（PFC）和基底神经节驱动。然而，由于冲动行为涉及运动反应，协调和驱动运动的大脑区域也可能起作用。VM丘脑和ALM是通常与运动功能相关的大脑区域，最近被证明会影响冲动行为。这种丘脑皮质通路是否与已知的PFC和基底神经节通路连接，以正确或错误地启动运动？
2. 啮齿类动物预期和冲动行为的神经回路探索
PFC和基底神经节共同形成了一条公认的通路，该通路已被证明在控制冲动行为方面很重要[Fig.1]。但最近有两个通常与运动功能相关的额外大脑区域与冲动行为有关：ALM[11]和VM丘脑。这些代表了传统PFC和基底神经节通路之外的另一种通路，它们可能协同作用来驱动冲动行为。
尽管冲动行为存在性别差异，但对冲动控制细胞基础的大鼠研究大多或仅在雄性动物身上进行。小鼠在冲动行为领域的使用最近才出现，性别偏见也不那么明显；然而，在这种背景下解决性别差异仍然是未来工作的一个重要考虑因素。
3. 参与冲动行为的丘脑皮质通路
如果不考虑动作计划（motor planning）背后的神经回路，任何关于冲动行为的细胞基础的讨论都是不完整的。由于ALM直接连接到体感和运动皮层的初级和次级区域，因此它完全可以直接驱动动作计划。事实上，在运动输出之前，ALM神经元的持续活动增加，这与正确的表现和运动时机密切相关。VM丘脑与ALM相互连接，也被证明参与动作计划。具体来说，ALM内的VM丘脑投射在运动前是活跃的，在小鼠中操纵这些输入会改变运动反应的速度。由于ALM和VM丘脑都参与动作计划和输出，因此两者都被证明会影响冲动行为。在冲动行为过程中，这两个大脑区域的神经活动都有所增加，当小鼠在计划的运动输出过程中受到干扰时，冲动行为会减少。
ALM和VM丘脑共同形成丘脑皮质通路，该通路可能与已建立的PFC至基底神经节通路共同作用，以驱动冲动行为。这两种途径中的协调活动可能涉及PFC和ALM之间的直接联系，也可能涉及通过黑质网状结构（SNr）协调的间接途径，黑质网状组织是基底神经节的主要输出核，它既接收来自其他基底节核的输入，又将输出发送到VM丘脑。
4. 动作计划期间驱动ALM输出的细胞机制
VM丘脑投射靶向ALM的上层，与位于那里的锥体神经元的远端簇状树突形成突触。考虑到树突在向体细胞传播时以距离依赖的方式过滤突触输入，那么靶向远端簇状树突的丘脑输入如何有效驱动体细胞输出呢？现阶段发现，细长树突棘的神经元具有抵消远端电输入过滤的细胞机制。通过产生被称为“树突尖峰（dendritic spikes）”的非线性电压事件，信息可以有效地从电隔离的远端树突转移到胞体。据报道，在 ALM中存在这种“树突尖峰”，可能是ALM神经元中一种重要的细胞机制，有助于动作计划。
在提示行为中，即由感官信息提示的行为反应，在正确的行为反应过程中，不同输入途径的激活不会重叠，因为感觉输入在整个感觉线索中都被激活，而VM丘脑输入在行为反应前变得逐渐活跃。这种输入途径时间的不匹配将导致突触整合减少，树突尖峰产生的概率降低[Fig.2]。相反，由于VM丘脑轴突活动与行为反应的发生密切相关，在冲动行为期间，ALM中的VM丘脑输入会更早活跃。这将导致对簇状树突更大的同步突触输入，这种同步输入将导致在冲动行为期间产生树突尖峰的概率增加。
Figure 2 在冲动行为中驱动前外侧运动皮层（ALM）输出的细胞机制
总结
结合全文发现，已知有两种独立但相互关联的途径会影响冲动行为。这些途径如何在单个神经元的水平上驱动冲动行为？将皮层结构进行空间分离，发现在锥体神经元突触输入的整合中发挥着重要作用，并提出的树突尖峰是影响冲动行为的细胞机制。
冲动行为可以表现在许多行为中。在这里，主要关注由感觉线索驱动的冲动行为。未来研究的目标之一是研究在不同行为中控制冲动的神经回路和细胞机制。这些研究有望更好地理解大脑如何驱动和控制冲动行为。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.tins.2023.09.001
参考文献
Guzulaitis, Robertas, and Lucy M Palmer. “A thalamocortical pathway controlling impulsive behavior.” Trends in neurosciences, S0166-2236(23)00219-9. 29 Sep. 2023, doi:10.1016/j.tins.2023.09.001
编译作者：Young（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）
