大脑中的微电路是如何调节恐惧的

抑制恐惧反应的大脑机制引起了人们的广泛关注，因为它们与人类焦虑症的治疗有关。尽管我们对恐惧体验中激活的不同大脑区域有广泛的了解，但如何抑制恐惧反应在很大程度上仍然难以捉摸。伯尔尼大学(University of Bern)和巴塞尔弗里德里希·米歇尔研究所(Friedrich Miescher Institute)的研究人员现在发现，已确认的杏仁核中央神经元的激活可以抑制恐惧反应。

　　

 

   

图像:小鼠杏仁核的细分。研究的细胞类型位于杏仁核中央(红色)

资料来源:Rob Hurt / wikiccommons (CC BY-SA 4.0)

恐惧是警告和保护我们免受危险的一种重要反应。但是当恐惧反应失去控制时，就会导致持续的恐惧和焦虑障碍。在欧洲，大约15%的人患有焦虑症。由于缺乏对这些疾病的详细的神经生物学理解，现有的治疗方法在很大程度上仍然不明确或不普遍有效。

目前已知的是，不同的神经细胞相互作用，通过促进或抑制恐惧反应来调节恐惧反应。不同的神经细胞回路参与了这一过程。这就像是一场“拔河比赛”，根据情境的不同，一个大脑回路“获胜”并压倒另一个大脑回路。如果这个系统受到干扰，例如，如果恐惧反应不再被抑制，就会导致焦虑症。

最近的研究表明，杏仁核中的某些神经元组对调节恐惧反应至关重要。杏仁核是位于大脑中心的一个小的杏仁形状的大脑结构，它接收有关恐惧刺激的信息，并将其传送到大脑的其他区域，以产生恐惧反应。这会导致身体释放应激激素，改变心率或触发战斗、逃跑或冻结反应。

现在，伯尔尼大学(University of Bern)的斯特凡·乔茨(Stephane Ciocchi)教授和巴塞尔弗里德里希·米歇尔研究所(Friedrich Miescher Institute)的安德烈亚斯·卢蒂(Andreas Luthi)教授领导的一个研究小组发现，杏仁核在这些过程中发挥的作用比我们之前认为的要活跃得多:杏仁核不仅是产生恐惧反应的“中枢”，它还包含调节恐惧反应抑制的神经元微电路。在动物模型中，已经证明抑制这些微电路会导致长期的恐惧行为。然而，当它们被激活时，行为就会恢复正常，尽管之前有恐惧反应。这表明，杏仁核中央的神经元对抑制恐惧具有高度的适应性和必要性。这些研究结果发表在《自然通讯》杂志上。

“不安的”压抑会导致长期的恐惧

 

Stephane Ciocchi和Andreas Luthi领导的研究人员研究了老鼠在抑制恐惧反应期间杏仁核中央神经元的活动。他们能够识别影响动物行为的不同细胞类型。在他们的研究中，研究人员使用了几种方法，包括一种叫做光遗传学的技术，他们可以用光脉冲精确地关闭中央杏仁核中产生一种特定酶的确定的神经元群的活动。这削弱了对恐惧反应的抑制，于是动物变得极度恐惧。伯尔尼大学生理学研究所助理教授Ciocchi说:“我们对杏仁核中央特定细胞类型的针对性干预如何强烈地影响恐惧反应感到惊讶。”“这些特定神经元的光遗传沉默完全消除了对恐惧的抑制，并引发了一种病态的恐惧状态。”

对于开发更有效的治疗方法很重要

 

在人类中，该系统的功能障碍，包括此处描述的中央杏仁核神经细胞的可塑性不足，可能导致焦虑和创伤相关障碍患者的恐惧记忆抑制受损。更好地理解这些过程将有助于开发针对这些疾病的更具体的治疗方法。Ciocchi补充说:“然而，还需要进一步的研究来调查在简单动物模型中获得的发现是否可以用于人类焦虑症。”

这项研究是与伯尔尼大学、弗里德里希·米歇尔研究所和国际合作者合作进行的。该研究由伯尔尼大学、瑞士国家科学基金会和欧洲研究理事会(ERC)资助。

伯尔尼大学生理学研究所系统神经科学组

 

神经元的多样性是皮层网络的一个标志。在海马体中，不同的神经元细胞类型通过选择性的突触接触和神经活动模式相互作用。我们研究了不同形式的情绪和认知行为是如何在腹侧CA1海马体复杂的神经元回路中出现的，腹侧CA1海马体是大脑的一个区域，负责情境特定的情绪记忆、焦虑和目标导向的行动。我们假设，不同的行为程序是通过选择性招募腹侧CA1海马的微观和大规模神经回路来实现的。为了识别这些电路基序，我们结合了啮齿动物腹侧CA1 GABAergic中间神经元和投射神经元的单单元记录、选择性光遗传策略、细胞类型特异性病毒追踪和行为范式。我们的实验方法的结果将决定基础神经计算的学习和记忆在高级皮质大脑区域。

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