小鼠控制威胁反应和逃避的关键神经元

　　

神经科学家发现，小鼠的大脑是如何双向控制对威胁的敏感性，从而启动和完成逃跑行为的。这些发现可能有助于为发现治疗焦虑和创伤后应激障碍(PTSD)的新方向。

今天发表在《Current Biology》杂志上的这项研究概述了伦敦大学学院塞恩斯伯里威康中心的研究人员是如何研究大脑中被称为“导水管周围灰质”(PAG)的区域的。众所周知，焦虑和创伤后应激障碍患者的这一区域非常活跃。他们的研究结果表明，PAG中的抑制性神经元不断放电，这意味着它们的水平可以上下调节。研究小组发现，这对小鼠的逃逸起始有直接影响，并且相同的神经元也负责逃逸持续的时间。

塞恩斯伯里惠康中心教授兼组长Tiago Branco说：“逃避行为不是固定不变的，它会随着经验的变化而变化。我们之前的研究表明，小鼠会根据过去的经验或多或少地逃跑。因此，我们想了解大脑是如何调节对威胁的敏感性的，因为这可能对患有焦虑症和创伤后应激障碍的人有影响，因为这些回路可能被错误调节。”

为了研究大脑是如何控制逃避行为的，研究小组首先在体外进行了PAG抑制神经元的记录(在一个培养皿中)，以观察它们的特性。他们发现，在没有输入的情况下，PAG抑制神经元总是会放电。他们通过钙成像和头戴微型显微镜在小鼠四处奔跑时的体内记录证实了这一发现。研究小组还在大脑中进行了一些连通性研究，结果表明PAG抑制性神经元与引发逃逸的兴奋性神经元直接相连。

“我们发现整个逃避网络都处于直接抑制控制之下。当我们观察在逃离过程中发生的事情时，我们发现一组细胞的活动在逃离前下降。这意味着抑制被移除，从而可以开始逃避。我们还发现了另一组细胞，它们的抑制作用随着动物逃跑而逐渐增强，当动物到达避难所时达到顶峰。这表明，抑制细胞不仅控制了逃逸的启动，而且在动物到达安全区时，它们对告诉动物停下来也很重要，”Branco教授解释说。

为了进一步验证这一点，研究小组使用了一种称为光遗传学的技术，通过刺激或抑制神经元来直接操纵它们的活动。当他们人为地增加PAG抑制神经元的活性时，他们发现逃跑的可能性降低了。当抑制PAG抑制神经元时，逃跑概率增加。这证实了PAG抑制神经元就像一个刻度盘，可以上下调节来控制动物对威胁的敏感程度。

“为了检查这些神经元是否对控制何时停止逃跑也很重要，我们首先在动物开始逃跑后激活神经元，发现它们在到达避难所之前就停止了。然后，当我们抑制神经元时，我们发现小鼠跑过庇护所，并没有停止逃跑。这意味着神经元可以获得动物用来知道何时到达安全的信息，”Branco教授解释说。

该团队的下一步是了解威胁的经历如何通过这些神经元的招募使系统或多或少地兴奋。Branco教授总结道:“如果我们能够揭示将经历与这些神经元的募集联系起来的特定分子途径，那么可以想象，可以开发针对这一途径的药物，从而可以调节焦虑和创伤后应激障碍患者的敏感性。”