Potentiation of Nigra–Striatal Dopaminergic Projection Underpins Core Autism-Like Behaviors in Valproate-Exposed Mice

中棘神经元 黑质 神经科学 多巴胺能 致密部 纹状体 长时程增强 基底神经节 光遗传学 自闭症 心理学 医学 多巴胺 内科学 精神科 中枢神经系统 受体
作者
Qi Zheng,Yong Zhao,Qiangqiang Cheng,Hao Wang,Fuhong Liu,Jonathan Lai,Yaqi Liu,Xinyuan Zhang,Yifan Kang,Zhongqi Li,Bing Cao,Chunling Wei,Zhaoqiang Qian,Juan Fan,Wei Ren,Yingfang Tian
出处
期刊:The Journal of Neuroscience [Society for Neuroscience]
卷期号:45 (36): e0382252025-e0382252025
标识
DOI:10.1523/jneurosci.0382-25.2025
摘要

Autism is characterized by two key diagnostic criteria including social deficits and repetitive behaviors. However, the underlying neural circuit dysfunction that accounts for these coexisting symptoms in autism remains poorly understood. Here we revealed that prenatal valproate exposure induced functional alterations of dopaminergic projections from substantia nigra pars compacta (SNc) to dorsomedial striatum (DMS). Specifically, we observed enhanced excitatory input and increased excitability in SNc→DMS dopamine (DA) neurons, resulting in a basal state of potentiation. This potentiated baseline activity blunted the phasic responses of SNc→DMS projections, as evidenced by reduction of transient Ca 2+ and DA signaling during social interaction and expression of repetitive behaviors in valproate-exposed male mice. We then utilized chronic chemogenetic and optogenetic approaches to selectively manipulate the abnormal basal activity of SNc→DMS dopaminergic signaling. This targeted intervention successfully rectified the dysfunction in D1R-expressed medium spiny neurons (D1-MSNs) associated with social deficits, while simultaneously restoring the functionality of D2-MSNs linked to repetitive behaviors. Collectively, our findings support the hypothesis that prenatal valproate exposure disrupts SNc→DMS dopaminergic signaling, which mediates the coexistence of two core autism-like behaviors by reshaping the dynamics of direct and indirect pathway MSNs. Moreover, these results highlight potential therapeutic targets for developing interventions for both core symptoms of autism.
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