奖赏是驱动人和动物前进的动力。物质的奖赏价值会随着短时间内重复的消耗而贬值。奖赏贬值是一种有效的摄取适量奖赏的平衡机制,而过度的奖赏贬值被推测是导致抑郁症中的快感缺失现象的原因。但关于奖赏贬值以及抑郁症的神经环路机制是不太清楚的。此前的研究大多集中在灵长类动物中,神经元的检测与操纵方法都有限。随着光学检测与操纵方法被广泛应用到脑科学研究中,可以使用这些方法在小鼠上进一步探究奖赏过程与抑郁症的神经机制。前扣带回被认为和奖赏过程、抑郁症有关,但具体的神经机制不甚清楚。通过抑郁样行为小鼠的奖赏贬值实验证实了抑郁症与奖赏贬值过程有关。针对前扣带回椎体神经元活动的记录与钙成像表明前扣带回神经元活动编码奖赏贬值过程。对前扣带回进行功能损毁以及化学遗传学操纵,表明前扣带回调控奖赏贬值过程和抑郁样行为。通过神经环路追踪、单细胞全脑三维空间重构技术、逆向标记策略等方法,揭示了前扣带回到杏仁核的神经环路具有调控奖赏贬值过程的功能和抑郁样行为的潜在机制。本研究首次揭示了小鼠前扣带回到杏仁核的神经环路具有调控奖赏贬值过程的功能和抑郁样行为的潜在机制,为抑郁症的机制研究和治疗提供了新思路。为了进一步探究前扣带回对奖赏过程的精细编码,使用基于GRIN透镜的超微型宽场显微镜对前扣带回椎体神经元进行了钙成像。结合泵水实验与电击实验表明前扣带回椎体神经元对偏好性刺激与厌恶性刺激具有效价编码功能。结合Go/no go气味训练实验,发现前扣带回椎体神经元在学习过程中对输出结果存在效价编码差异;能通过多达八种不同反应类型编码奖赏的价值大小;对于奖赏或惩罚信号处理过程,在反应时程上存在编码预期、编码结果输出以及混合编码的反应类型;最后揭示了前扣带回椎体神经元整体对奖赏与惩罚信号处理过程表现效价编码的功能。这些基于超微型宽场显微镜的钙成像结果表明小鼠ACC椎体神经元具有效价编码功能,对于前扣带回功能研究、超微型宽场显微镜的深脑钙成像研究具有一定的参考意义。为了对神经环路中多种类型神经元的活动进行实时记录与操纵,来探究神经元活动与行为功能的因果性。研制了一种基于多分支光纤束的全光纤记录与操纵系统,用于自由活动动物深脑神经元钙活动与神经递质活动的双色记录,以及光遗传学操纵。利用全光纤记录与操纵系统在自由活动小鼠上进行验证与功能研究,活体结果表明该系统能有效检测神经元钙信号与多巴胺信号,发现伏隔核脑区的神经元钙活动和多巴胺递质活动对原初奖赏以及上游腹侧被盖区的光遗传学输入存在明显的反应差异。该系统是对当前基于光纤的光学方法的有效补充,为观察不同类型神经元的活动并监测光遗传回路干预所产生的反馈效应提供了一种有效的研究方法,对于神经环路的因果研究是十分必要。利用光学方法对脑的功能研究与脑疾病治疗进行研究是当前脑科学研究的热点之一。本论文利用多种光学方法探究了前扣带回调控奖赏贬值与抑郁样行为的神经环路机制。应用超微型宽场显微镜对前扣带回特异类型神经元进行钙成像,进一步探究了前扣带回对奖赏过程的效价编码功能。此外,研制了基于多分支光纤束的全光纤记录与操纵系统,第一次实现深脑神经元活动的双色记录与实时操纵。这些光学方法为脑功能研究提供了有效的技术手段,为探究脑相关疾病的机制提供了技术支持。