解碼控制強迫蔗糖尋求的神經迴路（2015）（BINGE機制）

為了在活體動物中鑑定向腹側被蓋區（VTA）提供單突觸輸入的下丘腦外側區（LH）神經元，並觀察其在自由活動行為​​中的活性，我們採用雙病毒策略，在向VTA提供單突觸輸入的LH神經元中選擇性表達通道視紫紅質-2（ChR2）（圖1A和S1）。我們將攜帶ChR2-eYFP的腺相關病毒載體（AAV5）注射_到LH中，該載體建構了Cre重組酶依賴的雙反向開放閱讀框架（DIO）結構，以感染局部胞體；同時，我們將攜帶Cre重組酶的逆行性單純皰疹病毒（HSV）注射到VTA中。隨後的重組使得視蛋白和螢光團能夠在向VTA提供單突觸輸入的LH神經元中選擇性表現。為了驗證我們的方法，我們對包含外側下丘腦（LH）的水平腦片進行了離體全細胞膜片鉗記錄，記錄對象包括表達ChR2-eYFP的神經元以及鄰近的、不表達ChR2-eYFP的LH神經元（圖1B）。從光脈衝開始到動作電位峰值所測得的光誘發動作電位潛伏期為3-8毫秒（圖1C）。我們也發現，儘管不表達ChR2（ChR2陰性）的細胞與表達ChR2的細胞相鄰，但記錄到的所有細胞均未表現出對光刺激的興奮性反應（n = 14；圖1C）。

為了在體內進行光遺傳學介導的光識別，我們將光電極植入外側下丘腦（LH），以記錄動物在蔗糖覓食任務中的神經元活動。在同一次記錄過程中，我們提供了幾種光刺激模式，以識別表達ChR2的LH-VTA神經元（圖1D和S1）。我們檢測了所有LH神經元的興奮性光反應潛伏期分佈，這些神經元在光照刺激下表現出與時間同步的放電率變化，並觀察到雙峰分佈（圖1E）。在體內記錄中，我們觀察到一群神經元的潛伏期在3-8毫秒範圍內。這與我們體外記錄時在表達ChR2的LH-VTA神經元中發現的潛伏期範圍相同。我們將這些神經元稱為「1型」神經元（圖1C、1E和1F）。此外，我們也觀察到一類光反應潛伏期約100毫秒的細胞（圖1E和1G），我們稱之為「2型」神經元。我們也觀察到一些神經元在LH-VTA神經元受到光刺激後受到抑制（圖S2），我們稱之為「3型」神經元。我們比較了1型和2型神經元以及未顯示光反應的神經元的動作電位持續時間（從峰值到谷值測量）和平均放電率（圖1H ）。 1型（圖1I）和2型（圖1J ）神經元的動作電位持續時間分佈顯示，大多數1型神經元的動作電位持續時間小於500微秒（84%；n = 16/19，二項分佈，p = 0.002）。

儘管1型神經元符合ChR2表達的標準分類（Cohen等人，2012；Zhang等人，2013），但尚不清楚2型神經元較長的光反應潛伏期是表明其表達ChR2的神經元對光刺激的反應較慢，還是由於網絡活動所致。鑑於表達ChR2的（1型）LH神經元直接投射到VTA，一種可能性是2型神經元接收來自VTA的回饋（圖1K）。另一種可能性是2型神經元被來自1型神經元的軸突側支活化（圖1L）。為了區分這兩種可能的迴路模型，我們在LH進行光辨識的同時抑制了VTA。

基於我們的迴路模型，我們預期遠端抑制不會影響表達 ChR2 的 LH 神經元的光反應。然而，如果對光有反應但不表達 ChR2 的 LH 神經元依賴 VTA 的回饋來引發與光照時間同步的反應（圖 1K），我們預期 VTA 抑制會導致這些神經元的光反應減弱。我們如上所述在 LH-VTA 細胞中表達 ChR2，但這次也在 VTA 中表達了增強型鹵視紫質 3.0 (NpHR)，並在 LH 中植入了光電極，同時在 VTA 中植入了光纖（圖 2A）。我們在所有三個時間段內均對 LH 施加了相同的藍光照射模式，但在第二個時間段內，我們也用黃光抑制了 VTA（圖 2A）。

腹側被蓋區（VTA）光抑制對LH中1型神經元對藍光照射的光反應沒有影響，這與LH-VTA 1型神經元中ChR2的表達一致（圖2B）。相反，大多數2型神經元（87%；n = 13/15，二項分佈，p = 0.004）在VTA神經元光抑制後，對LH中藍光脈衝的光反應顯著減弱。 VTA光抑制期間1型和2型神經元的反應有顯著差異（卡方 = 7.64，p = 0.0057；圖2B和2C）。這些差異也可以在各個時間段的最大Z值中觀察到（圖2D），以及將黃光開啟時間段標準化為黃光關閉時間段後的結果（圖2E）。這些數據表明，2 型 LH 神經元接收來自 VTA 的輸入（直接或間接）（圖 1 K），而不是透過局部軸突側支（圖 1 L）。

在LH-VTA迴路中辨識出這兩種不同類型的LH神經元後，我們希望研究小鼠在蔗糖自我給藥任務中自然發生的神經活動（圖3A）。我們訓練小鼠對提示訊號做出觸鼻反應，該提示訊號預示相鄰端口將提供蔗糖（如Tye等人，2008年所述）。為了區分小鼠對觸鼻反應和提示訊號的神經反應，我們採用部分強化程序來提供提示訊號和蔗糖，其中50%的觸鼻反應與提示訊號和蔗糖的提供相關聯。

1 型神經元對蔗糖通道入口表現出瞬時反應，如圖3B所示的典型 1 型神經元以及所有 1 型神經元的群體資料所示（圖 3C）。然而，2 型神經元的瞬時反應主要反映了對獎賞預測線索的反應（圖3D 和 3E）。圖 3F 顯示了所有記錄神經元（n = 198，分為 1 型、2 型、3 型和無反應神經元）在每個任務成分下的歸一化放電模式：伴隨線索的鼻觸、無線索的鼻觸以及蔗糖通道入口。所有表現出與任務相關的瞬時活動變化的1型神經元（74%；n = 14/19）均對蔗糖端口的進入表現出瞬時興奮或抑制，少數神經元也對獎賞預測線索表現出瞬時抑制（圖3B、3C和3G）。相較之下，2型神經元則更為異質，其中對任務有反應的神經元選擇性地編碼線索（35%）、選擇性地編碼蔗糖端口進入（26%），或同時編碼線索和端口進入（12%；圖3D、3E和3H）。為了展示1型和2型神經元對任務相關事件的反應強度，我們根據Z評分將每個細胞繪製在三維圖上（圖3I）。為了定性地顯示與多個任務相關的事件的放電相位變化分佈，我們繪製了落入給定類別的每種光反應類型的細胞數量（圖 3 J）。

鑑於腹側被蓋區（VTA）在獎賞預測誤差中發揮著明確的作用（例如，當獎賞意外缺失時，多巴胺能神經元放電的階段性減少；而當獎賞意外出現時，多巴胺能神經元放電的階段性增加）（Schultz等人，1997），我們研究了外側下丘腦（LH）神經元獎的神經元是否會缺失。為此，我們記錄了訓練有素的動物在相同線索-獎賞任務中光敏神經元的神經活動，但隨機省略了線索出現後30%的蔗糖給予（圖4A）。

大多數1型神經元（88%；n = 15/17，二項分佈，p = 0.001）對獎勵缺失不敏感（圖4B和4D），而很大一部分2型神經元（67%；n = 12/18）對獎勵呈現和獎勵缺失的試驗表現出顯著不同的反應（圖4C和4D）。我們得出結論，LH-VTA（1型）神經元編碼進入端口的動作，因為即使在獎勵缺失的情況下，這些端口進入反應仍然持續存在（圖4D），這與2型神經元形成鮮明對比（卡方值 = 10.9804，p = 0.0009）。

為了確定1型神經元對進入端口的反應是否真正編碼了條件反射（CR），而非一般的尋求獎勵或探索行為，我們對尚未掌握該任務的未經訓練的小鼠進行了記錄。在這些未經訓練的小鼠中，我們在沒有預測線索（非預測性獎勵）的情況下向端口輸送蔗糖，發現1型神經元對進入端口沒有表現出瞬時反應（圖4E、4F和4I），這與1型神經元編碼條件反射的模型相符（圖4J）。

接下來，為了確定2型神經元的活動是否符合獎勵預測誤差樣反應模式，我們也記錄了訓練有素的動物在意外獎勵發放期間的這些神經元活動（圖4G）。我們發現，一部分2型神經元對意外的蔗糖發放有反應（50%；圖4G-4I）。綜上所述，部分2型神經元對意外的獎勵缺失（圖4C和4D）和意外的獎勵發放（圖4G-4I）均敏感，這與獎勵預測誤差樣反應模式相符。

如上所述，1型神經元代表了條件反射（CR）的神經關聯。重要的是，放電率的增加始於CR之前，並持續增強直至CR完成（圖3B、3C和4B）。為了確定LH-VTA路徑活化是否能夠促進CR，我們希望測試LH-VTA活化在面對負面後果時驅動CR的能力。在野生型小鼠中，我們在LH細胞體中表達ChR2-eYFP或單獨的eYFP，並在VTA上方植入光纖（圖5A和S4）。相反，為了測試LH-VTA路徑在介導CR或攝食相關行為中的作用，我們在LH細胞中雙側表達NpHR-eYFP或單獨的eYFP，並在VTA上方植入光纖（圖5A和S4）。

我們設計了一個巴甫洛夫條件反射任務，其中食物匱乏的小鼠必須穿過電擊網格才能獲得蔗糖獎勵（圖 5B）。在第一個「基線」階段（電擊網格關閉），我們驗證了每隻小鼠是否已習得巴甫洛夫條件反射趨近任務。在第二個階段（「電擊」），電擊網格每秒釋放一次輕微的足底電擊。最後，在第三階段（「電擊+光照」），我們繼續釋放足底電擊，同時用藍光（10 Hz）照射表達 ChR2 的小鼠及其匹配的 eYFP 對照小鼠的腹側被蓋區（VTA）外側下丘腦（LH）末梢，並用黃光（H FP）照射表達 NpHR 的小鼠及其 eYFP 的雙極（HFP）對照（HFP）對照（ApHR）對照）。

我們觀察到，在電擊+光照刺激期間，ChR2小鼠的每次線索進入端口的次數顯著高於eYFP小鼠，且差異得分（電擊+光照刺激期 - 僅電擊刺激期）也顯著高於eYFP小鼠（圖5C和補充視頻S1）。相反，LH-VTA路徑的光抑制導致NpHR小鼠的每次線索進入端口的次數和差異得分顯著低於eYFP小鼠（圖5D和補充視頻S2）。在不進行蔗糖給藥的線索呈現過程中進行的實驗中，也觀察到了類似的趨勢（圖S4）。

重要的是，我們希望確定所觀察到的蔗糖攝食行為的變化是由攝食相關行為的改變還是疼痛敏感性的改變引起的。我們觀察到，在ChR2組中，光激活LH-VTA投射顯著增加了飽食小鼠的攝食時間（圖5E）。然而，即使為了提高檢測攝食量相對於基線水平減少的能力，我們對這些小鼠進行了食物剝奪（與圖5E中飽食小鼠比較），光抑制LH-VTA通路也並未顯著減少攝食量（圖5F ） 。在ChR2組（圖5G）和NpHR組（圖5H）中，我們均未觀察到小鼠從熱水中縮尾潛伏期的差異（Ben-Bassat等人，1959；Grotto和Sulman，1967），這表明操縱LH-VTA投射並未改變鎮痛作用。

為了研究引起這些效應的 LH 輸入到 VTA 的快速傳遞成分的組成，我們在急性切片製備中對 VTA 神經元進行了全細胞膜片鉗記錄，同時光學激活表達 ChR2-eYFP 的 LH 輸入（圖 6 A 和S5）。鑑於 VTA 內存在已確立的異質性，包括約 65% 的多巴胺能神經元、約 30% 的 GABA 能神經元和約 5% 的谷氨酸能神經元（Margolis 等人，2006 年，Nair-Roberts 等人，2008 年，Yamaguchi 等人，2007 年，Nair-Roberts 等人，2008 年，Yamaguchi 等人，2007 年），以便我們在酪胞化酶的事後免疫組織化學方法識別細胞類型（圖 6 B），此外還記錄了超極化活化的陽離子電流 (I _h ) 並繪製了細胞位置圖（圖 6 B 和S5）。

首先，我們在光刺激表達 ChR2 的 LH 輸入時，採用電流鉗技術進行記錄，觀察到 27 個神經元中有 23 個對 LH 輸入的光刺激表現出時間鎖定反應（圖 6C）。在 VTA 中採樣的 DA 神經元中，大多數接收來自 LH 的淨興奮性輸入（56%），而另一部分則表現出淨抑制性輸入（30%；圖 6C）。這些 DA 神經元的空間分佈被映射到包含 VTA 的水平切片圖譜上（圖 6D）。

為了確定LH輸入對VTA多巴胺能神經元的單突觸貢獻，我們採用了ChR2輔助的迴路映射技術，在河豚毒素（TTX）和4-氨基吡啶（4AP）存在的情況下進行電壓鉗記錄（Petreanu等人，2007）。與我們電流鉗記錄的結果一致，我們觀察到，大多數記錄到的VTA多巴胺能神經元僅接受來自LH的興奮性單突觸輸入（67%），而僅接受抑制性單突觸輸入的VTA多巴胺能神經元（11%）或同時接受兩種輸入的VTA多巴胺能神經元（22%）（圖6E和S6）。

我們透過將Cre依賴性螢光染料（AAV ₅ -DIO-mCherry）注射到VGAT::Cre小鼠的腹側被蓋區（VTA）來鑑定VTA GABA能神經元，並利用mCherry的表達來引導記錄VTA GABA能神經元的活動（n = 24；圖6F）。在對錶達ChR2的LH輸入進行光刺激後，46%的VTA GABA能神經元表現出淨興奮反應，而54%則表現出淨抑制反應（圖6G ）。這些細胞的空間分佈如圖6H所示。透過檢查LH的單突觸輸入（如上所述），我們發現18%的GABA能神經元僅接受興奮性輸入，9%僅接受抑制性輸入（圖6I）。然而，與 VTA DA 神經元相比，我們發現更多的 VTA GABA 神經元從 LH接收興奮性 AMPAR 介導和抑制性 GABA _{A R 介導的單突觸輸入（73%；卡方 = 5.0505，p = 0.0246；}圖 6 I 和S6）。

鑑於我們的離體記錄提供了證據，支持GABA能和谷氨酸能LH投射到VTA的強有力輸入，接下來我們分別探究了每個成分的作用。為此，我們使用了在表達囊泡谷氨酸轉運蛋白2 (VGLUT2) 或囊泡GABA轉運蛋白 (VGAT) 的神經元中表達Cre重組酶的轉基因小鼠品系。我們將AAV ₅ -DIO-ChR2-eYFP或AAV ₅ -DIO-eYFP注射到VGLUT2::Cre和VGAT::Cre小鼠的LH中，並在VTA上植入光纖（圖S7 ）。然後對這些動物進行了圖5所示的各項行為學測試。

我們未觀察到在LH ^glut -VTA投射（圖7A）或LH ^GABA -VTA投射（圖7B）中表達ChR2或eYFP的小鼠，其每次訊號刺激後進入端口的次數存在可檢測的差異。然而，透過影片分析，我們注意到在藍光照射下， LH ^{GABA -VTA:ChR2組的小鼠出現了異常的啃咬行為（見補充}影片S3和S4）。在LH ^glut -VTA小鼠中，儘管與eY​​FP組相比，ChR2組在光刺激後進食量有減少的趨勢，但這種差異並不具有統計意義（圖7C ）。相反，我們觀察到，與對照組相比，LH ^GABA -VTA:ChR2組飽腹小鼠在光照後進食時間顯著增加（圖7D和補充影片S3）。在兩組動物中，光刺激均未對縮尾實驗產生影響（圖7E和7F）。

在攝食任務中，正如我們在蔗糖覓食任務中觀察到的那樣，我們再次注意到一些異常的與攝食相關的運動序列，這些序列並非指向食物。我們拍攝了LH ^GABA -VTA:ChR2組中一隻代表性小鼠在空透明箱中的運動，並在20 Hz光刺激下觀察到一些異常的覓食性運動序列，例如舔舐和啃咬地板或空隙（補充影片S4 ）。我們量化了野生型LH-VTA組（圖7G）、LH ^glut - VTA組（圖7H）和LH ^GABA -VTA組（圖7I ）在攝食任務中的這些「啃咬」行為，結果表明^，與各自的eYFP 組相比，LH GABA ^{-VTA :ChR2SglR2} （ ChR7型小鼠）。我們進一步探討了這些異常的攝食相關行為是否可能與低頻下正常的攝食行為分開。然而，當我們以 5 Hz 和 10 Hz 的藍光脈衝測試 LH ^{GABA -VTA:ChR2 組時，我們觀察到刺激頻率與進食和啃咬之間存在比例關係（}圖 7 K）。

通過電刺激碰撞研究（Bielajew和Shizgal，1986）探索了對VTA的LH預測，並且長期以來一直假設它在獎勵處理（Hoebel和Teitelbaum，1962，Margules和Olds，1962）中發揮作用，但卻指出了這一點。角色一直是個挑戰。 在這裡，我們將詳細分析LH-VTA循環的各個組成部分如何處理獎勵相關任務的不同方面。

透過光遺傳學介導的光標記技術（圖1），我們鑑定了兩種不同的LH神經元群：投射至VTA的細胞（1型）和接收來自VTA回饋的細胞（2型；圖2）——儘管這兩種神經元群並非互斥，因為LH神經元可能既能向VTA發送輸入，也能接收來自VTA的輸入。有趣的是，我們發現只有相對較少的光反應神經元分佈在包含這兩個神經元群的雙峰分佈之外（圖S2 B和1 E）。有鑑於此，結合2型光反應的較長潛伏期（約100毫秒），我們推測可能存在一條主導通路，該通路參與了2型神經元的活動。此外，由於多巴胺與G蛋白偶聯受體結合，其動力學比大多數谷氨酸能突觸慢（Girault和Greengard，2004），這或許可以解釋這簇潛伏期為100毫秒的光反應單元。腹側被蓋區（VTA）也可能透過其他遠端區域提供間接回饋，例如透過杏仁核等興奮性中間區域，或透過伏隔核（NAc）或終紋床核（BNST）的去抑製作用。

有趣的是，雖然類型1單位的光刺激引起類型2單位的興奮反應，但是類型1和2單位顯示出不同的行為編碼特性。 例如，選擇性編碼獎勵預測提示的類型1和類型2單元的數量顯著不同（n = 0/19類型1與n = 12/34類型2，卡方= 8.67，p = 0.003） 。 這種自相矛盾的響應模式可能是由於中間電路元素（例如VTA）的計算過程引起的，該過程可能在行為任務中起積極作用，而在光電標籤過程中卻不起作用。 此外，動物的行為狀態可能會影響如何處理這些數據。

我們的獎勵缺失實驗使我們能夠區分LH神經元對條件反射（CR）和非條件刺激（US）的編碼。在這些實驗中，有一部分2型神經元對獎勵預測線索（CS）和非條件刺激（US）均有反應，且在預期獎勵缺失時，其放電率也降低。此外，另一部分2型神經元在意外獎勵出現時也表現出瞬時興奮（圖4G和4H）。這些數據與VTA中多巴胺能神經元編碼獎勵預測誤差的方式相似（Cohen等人，2012；Schultz等人，1997）。我們推測，VTA神經元可能將獎勵預測誤差訊號傳遞給一部分LH神經元，這些神經元能夠很好地整合這些訊號，從而確定合適的行為輸出。具體來說，LH 與許多其他腦區緊密相連（Berthoud 和 Münzberg，2011），並且與睡眠/覺醒和飢餓/飽腹等體內平衡狀態有因果聯繫（Carter 等人，2009；Jennings 等人，2013）。

強迫性尋求獎勵行為主要是在吸毒成癮的背景下進行討論的，其中強迫性尋求毒品的經典範例是研究面對負面後果（如足部震動）尋求毒品行為持續的程度（Belin等，2008； Pelloux等，2007； Vanderschuren和Everitt，2004）。 我們對尋求蔗糖的任務進行了調整，使我們能夠研究LH-VTA途徑的激活是否足以促進強迫性蔗糖的尋找。 鑑於藥物獎勵與自然獎勵之間的顯著區別是，藥物獎勵對於生存不是必需的，因此，關於哪些行為會構成強迫性的尋求蔗糖或食物的行為存在爭議。 對我們數據的另一種解釋是，LH-VTA途徑的激活只會增加動機驅動力或尋求食慾增強劑的衝動。 隨著近幾十年來肥胖率的增加（Mietus-Snyder和Lustig，2008），強迫性暴飲暴食和糖癮是對人類健康的主要威脅（Avena，2007）。 LH-VTA途徑激活後，處於飽足狀態（完全進食）的小鼠的進食行為讓人聯想到在被診斷為強迫性暴飲暴食症（或暴飲暴食症）（DSM-V）的人類中所見的進食行為。

有研究提出，重複的行為會導致習慣的形成，而習慣本身又會導致強迫性尋求獎勵的行為，而這種行為正是成癮的特徵（Everitt 和 Robbins，2005）。我們發現，LH-VTA 神經元僅在條件反射形成後才編碼端口進入行為，這表明該通路選擇性地編碼的是一種條件反射，而不僅僅是動機行為。這與我們的觀察結果一致，即光激活該投射可以促進在面臨負面後果時（圖 5C）以及在沒有需求的情況下（如飽腹小鼠，圖 5E）的強迫性尋求獎勵行為。我們的研究進一步證實了這個解釋，光抑制 LH-VTA 路徑可以選擇性地減少強迫性蔗糖尋求行為（圖 5D），但不會減少食物限制小鼠的進食量（圖 5F）。治療強迫性暴食症或暴食症的最大挑戰之一是可能損害整體進食行為的風險。從轉化醫學的角度來看，我們可能已經確定了一個特定的神經迴路，可以作為開發治療強迫性暴食或糖癮的療法的潛在目標，而無需犧牲自然的進食行為。

我們發現，除了谷氨酸能LH-VTA成分（Kempadoo等人，2013）之外，該投射中還存在顯著的GABA能成分（Leinninger等人，2009），並且LH神經元直接與VTA中的DA和GABA神經元形成突觸（圖6）。然而，VTA中DA和GABA神經元的興奮性/抑制性輸入的平衡存在差異。

我們利用免疫組織化學方法驗證了VTA神經元的身份，同時也測量了I_{_h}，這是一種超極化活化的內向整流非特異性陽離子電流（Lacey等人，1989；Ungless和Grace，2012）。這種電流的存在已被廣泛應用於電生理學研究中以識別多巴胺能神經元，但研究表明它僅存在於由投射靶點劃分的多巴胺能神經元亞群中（Lammel等人，2011）。儘管Fields及其同事曾在綜述中提出「LH神經元與投射到前額葉皮質（PFC）的VTA神經元形成突觸，但不與投射到伏隔核（NAc）的神經元形成突觸」（Fields等人，2007），但我們的數據表明，這一爭議需要重新開啟，以進行更深入的研究。雖然我們觀察到一部分多巴胺能神經元接受來自下丘腦外側區（LH）的淨興奮性輸入，且其I_{_h}值非常小（與投射至內側前額葉皮質（mPFC）或伏隔核（NAc）內側殼的多巴胺能神經元一致），但我們也觀察到一部分多巴胺能神經元接受其淨能神經_元</sub>值較大（與投射至伏隔核外側殼的多巴胺能神經元的特徵一致；圖S5 ；Lammel等人，2011）。相反，接受淨抑制性輸入的腹側被蓋區（VTA）多巴胺能神經元的I_{_h}值非常小或缺乏該電流，這與下丘腦外側區主要向投射至內側前額葉皮質或伏隔核內側殼的腹側被蓋區多巴胺能神經元發送抑制性輸入的觀點相符。我們還發現，在內側和外側 VTA 中都可以觀察到 LH 輸入，這表明 LH 向具有不同投射目標的 VTA 神經元提供輸入，因為已知 VTA 投射目標與沿內側-外側軸的空間位置在某種程度上相對應（Lammel 等人，2008）。

先前有研究認為，LH-VTA路徑在促進獎賞中的作用與VTA中的谷氨酸能傳遞有關（Kempadoo等人，2013），因為CaMKIIα啟動子通常被認為對興奮性投射神經元具有選擇性。然而，我們的數據清楚地表明，在CaMKIIα啟動子的控制下表達ChR2也能靶向LH中的GABA能投射神經元（圖6）。

^{光刺激LH GABA} -VTA路徑引發的行為表現為躁狂、方向錯誤且適應不良（影片S4）。一種解釋是，LH ^GABA -VTA路徑的活化會向小鼠發送訊號，使其識別出一種有益的增強物。另一種解釋是，LH ^GABA -VTA路徑可能驅動激勵顯著性或強烈的“渴望”，這與條件反射趨近行為背後的信號一致，但這種非生理水平的驅動導致了這種異常的進食相關行為（Berridge和Robinson，2003）。與此一致的是，LH ^GABA -VTA投射的活化實際上可能產生強烈的渴望感或進食衝動。然而，我們的實驗表明，LH ^GABA -VTA的活化並未導致強迫性蔗糖渴求的增加，但這可能是由於小鼠在測試箱中過度啃咬和專注於非食物物體的異常覓食行為所致。儘管很難確定小鼠在這種操作過程中的體驗，但很明顯，適當引導的進食相關行為需要 LH-VTA 路徑中 GABA 能和谷氨酸能成分的協調活化。

光遺傳學和藥物遺傳學操作是建立因果關係的有力工具，但它們並未揭示神經迴路元件的內源性生理特性。 我們的研究統一了有關突觸連接，自然發生的內源性功能以及LH-VTA途徑的因果作用的信息，為信息如何集成在該電路中提供了新的洞察力。 除遺傳標記外，這些結果強調了通過連接檢查神經元功能作用的重要性。 LH-VTA神經元選擇性地編碼獎勵尋求的動作但不編碼環境刺激，而獎勵刺激和獎勵預測線索由VTA下游的離散LH神經元群編碼。 此外，我們已經確定了一個與強迫蔗糖尋找和攝食行為有因果關係的具體預測。 LH-VTA預測的異質性對於在駕駛動機和調節適當指導的食慾行為之間提供適應性平衡是必要的。 這些發現提供了與病理狀況相關的見解，例如強迫性暴食症，糖成癮和肥胖症