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前扣带回（ACC）对高级认知功能、情绪反应以及内部状态的监控至关重要。ACC功能障碍与多种精神疾病和神经退行性疾病有关，而这些疾病与代谢性疾病2型糖尿病（T2D）存在双向关系。T2D是一种慢性疾病，其特征是高血糖、胰岛素信号丢失、神经炎症以及发病率和死亡率升高。

（图片源自网络）

基于此，2025年9月11日，内华达大学拉斯维加斯分校心理学系James M. Hyman研究团队在J Neurosci杂志发表了“ACC Reward Location Information Is Carried by Hippocampal Theta Synchrony and Suppressed in a Type 2 Diabetes Model”揭示了前额叶皮层奖赏位置信息由海马θ节律同步性传递，并在2型糖尿病模型中受到抑制。

为了更好地理解T2D对ACC信息处理功能的影响，作者对雄性大鼠（雌性对链脲佐菌素STZ不敏感）采用间歇性低剂量STZ处理诱导持续性高血糖并在延迟交替任务期间记录单个神经元活动。观察到尽管整体行为准确性没有差异，但高血糖动物在奖励位置停留的时间更短，表现出空间和奖励处理方面的改变。高血糖动物ACC神经元空间信息评分升高且编码资源重新分配：在接近奖励时信息量最高，而对照组分布均匀。尽管高血糖动物对奖励接近编码增强，但对奖励位置本身的表征减弱，其神经元群体状态分离度和解码准确性降低，海马θ相位锁定神经元的奖励编码能力消失。T2D导致ACC出现奖励编码缺陷及空间编码异常等多层次功能紊乱。

图一 高血糖下的行为微缺陷

在链脲佐菌素（STZ）注射后，实验组动物表现出持续的空腹血糖水平高于250 mg/dl。选择≥250 mg/dl这一阈值是基于临床标准以建立与2型糖尿病一致的慢性高血糖状态。

STZ处理动物在记录前血糖持续升高，分析显示成功建立稳定高血糖模型。尽管术后早期体重增长较慢，提示代谢负担加重，但所有神经记录均在术后5.5周后进行，此时两组体重已无差异。

在短延迟工作记忆任务中，两组准确率、试验次数、试验持续时间及平均奔跑速度均无显著差异，说明慢性高血糖未影响整体行为表现。

然而，进一步分析发现细微但关键的行为差异：在奖励位置，对照组停留时间接近高血糖组的两倍，而错误试验中无此差异，提示该现象与奖励获取相关。视频观察确认高血糖动物正常摄取奖励，因此其短暂停留可能反映“强化后暂停”行为缺失。相应地，它们在返回隔离区前的最后一个转弯处停留更久，以平衡总任务时间。

综上，尽管宏观行为指标一致，但高血糖动物表现出奖励处理方式的改变，暗示动机调控或奖赏整合功能受损。

图二 高血糖状态下ACC单个神经元的空间编码偏移

在8只大鼠的34个记录中，作者共分析了569个ACC神经元（对照组216个，STZ组357个）。

结果显示：慢性高血糖未改变神经元平均放电率；但STZ组神经元的空间信息评分显著更高，且被定义为“位置细胞”的比例明显上升（43% vs 对照组29%），说明其空间编码能力增强。

进一步分析发现，两组在空间编码的重点区域上存在差异：对照组神经元的空间信息在奖励前后分布较均衡；而高血糖动物的神经元更倾向于在接近奖励的位置活跃，其奖励前后的空间信息差值显著偏正，表明它们对“即将获得奖励”的路径编码更强，但对奖励本身的位置关注减弱。

总之，高血糖并未影响ACC神经元整体活跃度，但重塑了其空间编码策略。

图三 高血糖状态下ACC神经元群体的空间奖励编码减弱

作者发现，高血糖大鼠的ACC单个神经元空间编码增强、位置细胞比例更高。但当研究神经元群体如何协同工作时，却发现了尽管单个神经元“更活跃”，整个群体对行为信息的处理能力反而下降。

具体来说：研究用PCA分析神经元群体活动模式，看它们能否区分“向左走”和“向右走”这两种任务路径。

结果发现，在奖励位置，对照组神经元群体的活动轨迹分离得更清晰，状态空间区分度更高；而高血糖动物虽然在接近奖励时编码更强，但在真正拿到奖励的位置，群体活动区分左右路径的能力显著减弱，解码准确率更低。

对照组还表现出明显的“奖励位置过度表征”，即大脑特别“强调”奖励点，形成独特且清晰的神经信号模式，而高血糖组这种模式几乎消失。

高血糖让单个神经元“更敏感”，但破坏了群体协作。就像一支乐队，每个乐手都拼命演奏（单神经元活跃），却失去了合奏的默契（群体编码紊乱），尤其在最关键的“获奖时刻”无法形成统一清晰的记忆信号。这提示，慢性高血糖损害了大脑对奖励信息的精准整合能力。