本文從環路和神經元亞群水平證明了中央杏仁核（CeA）與外側黑質（SNL）之間的投射關係，並發現CeA-SNL神經元受獎賞和厭惡性刺激所激活，這一投射環路能夠調控工具性學習和條件性學習。研究結果提出了杏仁核-黑質投射環路調控情緒學習的新機制，也許有助於闡明神經精神疾病中環路功能異常所引起情緒產生和調控缺陷的機制。
杏仁核是情緒處理中心，中央杏仁核（CeA）是杏仁核的子區域之一，為GABA能核，對於威脅性刺激引起的自主神經和行為改變至關重要。此外，杏仁核還有助於其他認知過程，包括獎賞學習、工具性學習以及巴甫洛夫學習。這些並行過程以複雜的方式相互作用，並且被認為依賴於重疊但截然不同的神經基礎。CeA參與工具性和巴甫洛夫式條件化的獎賞學習，但其涉及的傳出通路及與參與防禦行為的神經環路之間的聯繫尚不清楚。
以往實驗表明，在大鼠和非靈長類動物中，CeA會投射到外側黑質（SNL），構成從杏仁核到中腦多巴胺（DA）區域的主要連接通路。中腦DA神經元在獎賞動機行為中起重要作用，但關於SNL DA神經元的作用知之甚少，且SNL DA神經元似乎具有與顯著性、新穎性和刺激強度相關的特殊反應特性。因此，本文作者假設CeA信號可以將有關顯著性刺激的信息傳遞給特定DA亞群，從而調控對獎賞和厭惡的行為反應。基於此假設，本文旨在闡明CeA-SNL投射通路對食物獎賞和厭惡性學習的調控作用。
在小鼠中，還未有研究者利用現代光遺傳學方法研究CeA-SNL投射，因此作者首先檢驗了小鼠中的CeA-SNL投射通路，確認了在小鼠中CeA投射到黑質緻密部和黑質側部，合稱SNL。然後作者開始探索CeA-SNL投射在情緒學習行為中的功能作用。在顱內自身刺激實驗（ICSS）和實時位置偏好實驗（RTPP）中通過光激活SNL區域能夠強化獎賞尋求行為，然而這種強化現象在條件位置偏好實驗中沒有觀察到，表明CeA-SNL投射能夠強化操作性學習但不能強化巴甫洛夫式條件性學習。
在食物獎賞操作性學習和條件性學習過程中給予食物獎賞都能夠激活CeA-SNL神經元活動，同樣地在條件化恐懼實驗中恐懼刺激也能激活CeA-SNL神經元，表明食物獎賞和厭惡刺激都能激活CeA-SNL投射神經元。
圖1 CeA-SNL神經元是獎賞和厭惡條件學習的必要條件
接下來作者將AAV-eNpHR注射到CeA中，給予SNL光照以抑制CeA-SNL神經元活動，結果顯示尋求食物獎賞或者迴避恐懼行為都因此受到了影響，說明CeA-SNL是食物獎賞和厭惡條件性學習、獎賞工具性學習的必要條件（圖1）。
最後探索上述現象的神經元亞群機制。作者在SNL中注射逆轉錄病毒標記CeA-SNL環路，發現SNL中接受CeA投射的神經元大部分都表達生長抑素（Sst+）。隨後作者用光激活SNL Sst+神經元後發現能夠增強ICSS和RTPP行為，表明CeA-SNL Sst+神經元是工具性學習的必要條件（圖2）。
圖3 SNL DA神經元被獎賞性和厭惡性刺激所激活
此外，作者還發現CeA中的GABA能神經元不僅能夠直接抑制GABA能和DA能神經元，還會優先投射到SNL的GABA能神經元中，以去抑制的方式興奮SNL的多巴胺能神經元（DA）。同樣，在進行獎賞操作性學習、獎賞和厭惡性條件學習中，SNL的DA神經元也能夠被獎賞和厭惡性刺激所激活（圖3），但其激活模式與CeA-SNL投射神經元激活模式有差異。
文章信息：
Amygdala-Midbrain Connections Modulate Appetitive and Aversive Learning 2020, Neuron 106, 1026–1043
編譯作者：Sybil（brainnews創作團隊）
校審：FreyaandSimon（brainnews編輯部）