在行为决策(decision-making,DM)过程中,决策主体需要正确评估代价和获益的关系,调整自身的行为,才能做出合理明智的决策。研究表明,前额叶皮层(prefrontal cortex,PFC)在这一过程中扮演着关键角色。前额叶皮层是唯一接受丘脑背内侧核(mediodorsal thalamus,MD)投射的皮层区域。然而,关于丘脑背内侧核-前额叶皮层通路的功能研究直到近十多年才逐步展开,这一通路是否参与行为决策尚不清楚。我们建立大鼠以探鼻时间长短作为“代价”以获得水的奖励大小为“收益”的行为决策模型。在这个行为任务中,探鼻时间长短由大鼠自主决定,探鼻时间越长,获得的奖励越多,得到的奖励与付出的代价或努力成正比。经过充分训练,大鼠的探鼻时间呈现出近似正态分布曲线。实验结果显示,内侧前额叶皮层(mPFC)或MD局部注射GABAa受体激动剂蝇蕈醇(muscimol)后,大鼠的行为操作显著改变,即大鼠不愿意付出更大的“代价”,探鼻时间显著缩短。运用光遗传学手段兴奋MD-mPFC通路时,大鼠则倾向于付出更多的“代价”;而抑制MD-mPFC通路时,大鼠倾向于付出更小的“代价”。行为电生理学记录表明,mPFC脑区存在编码行为决策任务的神经元;光遗传学兴奋或抑制MD-mPFC通路时,mPFC编码行为决策相关的神经元的放电活动显著被调控。以上结果提示,mPFC和MD在自主决定的行为决策中起关键作用;MD-mPFC通路对mPFC的行为决策神经元放电活动施加重要的调控作用。本工作对理解行为决策的神经通路机制具有重要的理论意义。