青春期经历慢性应激是导致成年后患神经精神疾病的重要风险因素。负荷递增的负强化学习（Negative reinforcement learning，NRL）已成为当下青少年广泛存在的学习压力形式，然而其带来的长期后果尚不明确。大量研究表明，童年虐待、社交隔离、社会挫败等青春期应激会增强成年后的应激易感性，增加焦虑抑郁、情绪失调、社交障碍和认知损伤等精神疾病风险。中脑多巴胺系统已被证实是介导多种应激方式产生有害效应的关键环路。黑质致密部（Substantia nigra pars compacta，SNc）多巴胺神经元经黑质-纹状体通路调控目标导向行为和强化学习过程。并且课题组此前发现，SNc多巴胺神经元在负强化学习中呈双向活动变化，对应激刺激的可控性是决定其活动模式的关键。因此，本研究主要探索青春期经历负荷递增的负强化学习是否影响SNc多巴胺神经元的活动，进而导致成年期认知与社交功能障碍。

近日，陕西师范大学韩静/刘志强团队在Neurobiology of Disease期刊上发表了题为“Escalating demand for learning during adolescence impairs social interaction by hyperactivating midbrain dopamine neurons in young adulthood male mice”的研究论文。该研究建立了一种青春期负荷递增的负强化学习小鼠模型，研究发现在学习过程中表现较好的小鼠反而在成年早期产生迟发性的社交和学习记忆异常，并证实这种行为缺陷是由SNc多巴胺神经元的异常激活导致的。该研究有助于理解青少年学业竞争压力如何增加个体成年后神经精神疾病的患病风险，为早期干预提供理论支持。

1、FR 1-2-4-8递增方案可维持NRL不同阶段的持续学习

为确定合适的固定比率（Fixed Ratio, FR）递增模式，研究人员比较了FR 1-4-7-10、FR 1-2-3-4和FR 1-2-4-8三种方案。结果显示，FR 1-4-7-10组小鼠在第二阶段（FR4），不能准确区分有效鼻触和无效鼻触，说明该任务难度过高，小鼠难以完成整个学习过程。FR1-2-3-4组虽能顺利完成任务，但是两个连续阶段之间的逃逸潜伏期（Escape latency）未表现出显著差异，表明负荷递增不足。而FR1-2-4-8组小鼠在前三个阶段成功完成NRL，第四阶段（FR8）有效鼻触仍显著多于无效鼻触，且逃避潜伏期随FR逐步升高并接近上限，说明该方案既维持了小鼠的学习行为，又提供了足够强的学习负荷。因此，FR1-2-4-8被确定为后续实验的递增方案（图1）。

图1 负强化学习固定比率递增方案的探索

2、负荷递增的NRL导致青春期产生焦虑样行为但成年早期出现社交缺陷

采用上述的NRL递增方案，研究人员分别在青春期当下（PN40）和成年早期（PN60）对小鼠进行行为学检测。研究发现在青春期，NRL组小鼠在旷场实验（OFT）中心区域停留时间显著减少，提示产生焦虑样行为；但新物体识别（NOR）和Home-cage社交测试未见显著异常。成年早期检测时，焦虑样行为消失，但NRL组小鼠在Home-cage社交测试中社交时间和社交频率显著降低。这表明青春期负荷递增NRL会导致青春期产生焦虑样行为，并会损伤成年早期的社交能力（图2）。

图2 青春期负强化学习后成年期的行为学检测

3、基于FR8阶段表现，NRL组小鼠可分为高易感（H-Su）和低易感（L-Su）两个亚群

研究进一步分析NRL组小鼠FR8阶段的行为分布，发现有效鼻触和逃避时间在个体间变异显著增大。并且成年早期的Home-cage社交时长与有效鼻触和逃避时间均呈负相关。考虑到NRL组小鼠在FR8阶段可能采取不同行为策略来应对温和足底电击。研究人员以归一化后的有效鼻触和逃避时间为两个指标，采用K-means聚类分析（轮廓系数法确定K=2），将NRL小鼠分为H-Su和L-Su两个亚群。在青春期NRL的FR8阶段表现出更努力鼻触行为的小鼠被定义为H-Su小鼠，而努力程度较低的小鼠被定义为L-Su小鼠。在本研究中，45.7%（32/70）的NRL小鼠在FR8阶段聚类为H-Su组（图3）。

图3 在NRL的FR8阶段小鼠被分为H-Su组和L-Su组

4、青春期NRL应激导致H-Su小鼠成年早期社交与学习认知受损

采用上述聚类策略，研究人员重新分析了H-Su/L-Su组在青春期和成年早期两个阶段的行为数据。结果发现：青春期阶段，L-Su小鼠表现出明显焦虑样行为，三组在NOR和Home-cage社交测试中均无显著差异。到成年早期，H-Su小鼠在NOR中对新物体偏好降低，识别指数显著低于对照组；Home-cage社交测试中社交时间和社交频率显著降低；三箱社交测试中社交偏好指数显著下降，而社交指数无显著差异。L-Su小鼠在上述行为中与对照组无显著差异。这表明青春期阶段这种高努力行为策略会产生一种矛盾的结果：预示个体在成年早期更容易出现社交行为受损（图4）。

图4 成年早期H-Su组小鼠社交和学习认知能力受损

5、青春期NRL应激改变成年早期H-Su小鼠SNc多巴胺神经元的电生理特性

研究人员提出假设：成年早期的社交与认知障碍可能源于中脑多巴胺神经元异常活动。为此，他们在青春期NRL应激后，于成年早期对SNc多巴胺神经元进行在体电生理和全细胞膜片钳记录。结果显示，H-Su小鼠SNc多巴胺神经元自发放电频率显著升高，每个burst内自发放电百分比增加，而burst放电频率无差异。全细胞膜片钳记录发现，H-Su小鼠SNc多巴胺神经元mEPSC频率和幅值均显著降低，PPR升高，而mIPSC无明显差异。同时，H-Su小鼠SNc多巴胺神经元的内在兴奋性明显升高，阶跃电流诱发的动作电位个数显著增多且基强度下降。进一步的机制研究表明，H-Su小鼠SNc多巴胺神经元内在兴奋性的升高主要是由I_h电流和L型钙通道电流的增大引起的（图5）。后续化学遗传调控结果表明，抑制H-Su小鼠SNc多巴胺神经元可改善Home-cage社交测试中的社交时间和社交频率。这表明SNc多巴胺神经元活动在正常社交行为中发挥关键调控作用，其活动异常升高则直接介导了H-Su小鼠的社交缺陷。

图5 青春期NRL对成年早期H-Su小鼠SNc多巴胺神经元活动的影响

该研究建立了一种青春期负荷递增的负性强化学习（NRL）小鼠模型，研究发现FR8阶段表现更努力的小鼠（H-Su）在成年早期出现社交和认知受损，并伴随SNc多巴胺神经元活动的异常升高。该研究的创新之处在于建立了一种可逃避、负荷逐渐增加的负强化学习动物模型，并揭示了“青春期表现努力—SNc多巴胺神经元过度激活—成年早期社交受损”这一悖论性关联，挑战了传统应激易感性框架，为理解青春期学习压力如何通过中脑多巴胺系统影响成年期行为提供了新的理论视角和实验依据。该研究的不足之处在于仅使用雄性小鼠作为研究对象，且NRL范式处于青春期早期窗口（PN 28-40），雌性及青春期晚期应激窗口是否具有类似表型尚不清楚，未深入解析SNc相关环路及分子通路。未来研究可结合雌性小鼠、青春期不同应激窗口及环路特异性操控，进一步阐明该模型的神经机制及性别差异，为应激相关精神障碍的早期干预提供更全面的科学依据。