多巴胺（DA）传递通过激活不同亚型的G蛋白偶联受体，对多种基底神经节依赖性行为进行关键调控。空间上广泛的DA释放已被广泛表征，但DA传递如何在亚细胞尺度上影响纹状体功能仍然知之甚少。

2025年7月10日，科罗拉多大学Christopher P. Ford团队在Science 在线发表题为“Discrete spatiotemporal encoding of striatal dopamine transmission”的研究论文，该研究利用2P成像和全细胞电生理技术，确定了DA传递到纹状体间接通路棘突神经元的时空特性。

DA释放位点的稀疏激活引起局部DA信号，产生空间离散的D2受体介导的树突反应。DA受体信号的时空特性在下游细胞内通路之间存在差异。该研究提出膜界Gβγ信号与细胞内第二信使通路平行发生，但在不同的空间和时间尺度上，为纹状体神经元精确解码DA信号提供了一种机制。

尽管纹状体多巴胺（DA）传递对于多种基底神经节依赖的行为具有重要意义，但纹状体多巴胺编码不同行为的潜在机制仍然知之甚少。通常认为，由于DA轴突的广泛分支，DA轴突形成的传统突触的稀疏性，DA受体的大部分突触外定位以及DA在细胞外空间的存在，DA信号通过空间广泛的传递方式传递。然而，尽管这种广泛的信号传导模式可能与DA的允许作用一致，但它无法解释可能需要高时空精度的DA传递方面。

由于缺乏G蛋白偶联受体（GPCR）激活的直接测量，DA传递的动力学传统上是通过细胞外测量推断的。然而，由于DA的释放受到轴突特化的严格调控，并且荧光DA传感器显示释放发生在稀疏的亚细胞位置，因此DA传输的时空动态可能比先前假设的更加异质性。尽管如此，纹状体神经元如何解读亚细胞DA信号仍有待解决。

局部DA信号在SPNs的树突上进行亚细胞编码（图源自Science ）

纹状体DA传递通过激活D1-或D2型GPCRs调节基底神经节生理，通过G⍺s或G⍺i/o偶联途径驱动相反的神经元回路。DA受体驱动环腺苷3′，5′-单磷酸腺苷（cAMP）和蛋白激酶A （PKA）活性的变化，这在脊椎投射神经元（SPNs）中的学习和运动是至关重要。然而，DA受体也参与膜界Gβγ信号传导和β-阻滞蛋白的募集。这些不同信号通路的偏激活不仅增加了DA受体输出的复杂性，而且可能导致DA信号的时空过滤。然而，人们对不同的DA受体信号通路在传播过程中是如何被激活的仍然知之甚少。

该研究利用基因编码的荧光DA传感器的双光子成像，结合DA受体激活的突触后读数，研究纹状体DA传输的时空动态。该研究结果表明，局部DA瞬态引起离散的亚细胞反应，依赖于膜分隔的Gβγ介导的信号转导，揭示了纹状体神经元对DA信号进行精确时空解码的机制。

参考消息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp9833