小鼠经历观察性恐惧条件作用后，杏仁核神经元的内在兴奋性发生变化

《Neurobiology of Learning and Memory》：Intrinsic excitability changes in amygdala neurons following observational fear conditioning in mice

社会性恐惧条件（OFC）中，观察者目睹演示者对重复电击的反应后出现防御行为。本研究通过膜片 clamp 记录发现，OFC 后基底外侧杏仁核（BLA）爆发式放电神经元和中央杏仁核（CeA）延迟放电神经元兴奋性显著增强。实验表明，观察者仅对演示者的高频跳跃行为产生 BLA 神经元兴奋性变化，而 CeA 神经元兴奋性不受视觉干扰。这提示 BLA 神经元参与情感性感觉信息处理，CeA 神经元则介导社会性习得恐惧的表达。

　　

洪恩华|金杨仁|金英范|崔俊锡

韩国延世大学医学院研究生院医学科学系，Brain Korea 21项目，解剖学系

摘要

观察性恐惧条件作用（OFC）用于研究在社会背景下厌恶信息的传播机制。在典型的实验中，观察者在目睹示范者对反复电击的反应后表现出防御性行为。尽管这一现象与社会习得的恐惧密切相关，但其背后的细胞可塑性仍知之甚少。在本研究中，我们探讨了OFC后杏仁核神经元内在兴奋性的变化。实验1中，我们将杏仁核神经元分为爆发型、规律型和延迟放电型，并发现观察者小鼠的基底外侧杏仁核（BLA）中的爆发型神经元和中央杏仁核（CeA）中的延迟放电型神经元表现出更高的内在兴奋性。实验2表明，当观察者目睹示范者的高频跳跃行为时，BLA和CeA神经元的内在兴奋性均选择性增强，而冻结行为则没有这种效应。实验3中，通过设置不透明墙壁和干扰物来研究OFC过程中的视觉传递作用。尽管不透明墙壁和干扰物都阻断了观察者的恐惧反应，但干扰组中的BLA爆发型神经元仍表现出增强的兴奋性，而CeA延迟放电型神经元则没有。这些发现表明，杏仁核的不同亚群在OFC中扮演着不同的角色：BLA的爆发型神经元似乎参与处理情绪显著的感官线索，而CeA的延迟放电型神经元则介导社会习得的恐惧表达。

引言

社会学习在适应新环境方面起着关键作用，它使个体能够通过观察他人来获取信息，从而减少试错。近年来，观察性恐惧条件作用（OFC）已成为研究社会习得情绪反应的神经基础的重要模型。在这种模型中，观察者在目睹同类示范者对反复电击的反应后表现出防御性行为。这一模型为研究厌恶体验的社会传播机制提供了独特的机会。

最近的研究确定了多个影响观察性恐惧反应强度的因素。当示范者是熟悉的同类而非陌生人时（Cruz等人，2020年；Gonzalez-Liencres等人，2014年；Jeon等人，2010年），以及观察者有先前的恐惧经历时（Sakaguchi等人，2018年；Terranova等人，2022年），观察者的冻结反应会更加强烈。这些发现表明，社会背景和个人经历通过海马-杏仁核或皮质-杏仁核回路调节恐惧学习（Allsop等人，2018年；Terranova等人，2022年）。

杏仁核长期以来一直被认为是恐惧学习的核心枢纽。基底外侧杏仁核（BLA）整合条件性和非条件性刺激，支持联想学习和记忆形成（Fanselow和Gale，2003年；LeDoux，1994年；Yau等人，2021年）。相比之下，中央杏仁核（CeA）主要通过其下游投射产生恐惧行为（Duvarci等人，2011年；Koo等人，2004年）。在观察性学习的背景下，杏仁核还参与处理社会衍生的情绪线索。例如，投射到BLA的前扣带回皮层神经元在观察他人痛苦时能够编码厌恶信息（Allsop等人，2018年），而杏仁核亚回路的破坏会减弱社会介导的恐惧反应（Keum和Shin，2019年；Twining等人，2017年）。

虽然突触可塑性在恐惧学习中的作用已被充分证实（LeDoux，2007年；Lynch，2004年），但最新证据表明，神经元的内在可塑性——由于膜属性的改变而导致的兴奋性变化——也对学习和记忆过程有重要贡献（Chen等人，2020年；Oh和Disterhoft，2014年）。此外，神经元的内在兴奋性不仅反映了当前神经活动的变化，还可以被视为未来突触变化的前兆（Yousuf等人，2020年）。使用经典恐惧条件作用范式的研究发现，外侧杏仁核神经元的内在兴奋性增加（Rosenkranz和Grace，2002年；Sehgal等人，2014年），类似的结果也出现在社会恐惧学习的研究中（Twining等人，2017年）。然而，尽管关于OFC的研究很多，但目前尚未探讨OFC过程中杏仁核神经元的内在变化。

在本研究中，我们考察了特定类型杏仁核神经元的内在兴奋性变化是否是OFC的基础。OFC后，我们进行了膜片钳记录以评估BLA和CeA神经元的兴奋性。我们研究了三个主要影响因素：（1）恐惧记忆提取过程中示范者的存在；（2）示范者的行为表现（例如跳跃或冻结）；（3）OFC过程中视觉传递的干扰。本研究的目的是确定社会介导的恐惧学习是否会导致杏仁核神经元内在兴奋性的类似变化。

实验细节

动物

实验前三周，雄性C57BL/6N小鼠（6-7周龄，20-30克；Orient Bio，韩国）被配对饲养在温度控制（22±1°C）、湿度控制（40-50%）的饲养箱中，遵循12小时光照/黑暗周期，可自由摄取食物和水。所有实验程序均获得了韩国延世大学医学院动物护理和使用委员会的批准（KOREA-2018-0098）。

观察性恐惧条件作用（OFC）

OFC按照先前描述的方法进行（Hong & Choi，2018），使用双腔装置

实验1：示范者的存在在观察性恐惧条件作用后诱导条件性冻结并增加杏仁核神经元的兴奋性

为了确定示范者的存在是否是条件性恐惧反应表达的必要条件，所有小鼠在第一天接受了OFC处理，并在第二天在示范者存在（Demon）或不存在（Alone）的情况下测试其冻结行为（图1A）。在条件作用过程中，两组小鼠在冻结行为（t(13) = 0.42，p = 0.68）或跳跃行为（t(13) = 0.24，p = 0.81）方面没有显著差异。观察者小鼠之间也没有差异

讨论

本研究表明，在观察性恐惧条件作用（OFC）过程中目睹示范者表现出的特定防御行为会诱导特定类型杏仁核神经元内在兴奋性的变化。这些发现加深了我们对社会习得恐惧的细胞机制的理解。通过体外电生理记录，我们发现基底外侧杏仁核（BLA）中的爆发型神经元和延迟放电型神经元表现出更高的兴奋性

作者贡献

E.-H.H.、Y.-B.K.和J.-S.C.设计了实验。E.-H.H.执行了实验。E.-H.H.、Y.I.K.和Y.-B.K.分析了数据。E.-H.H.、Y.-B.K.和J.-S.C.撰写了手稿。所有作者都审阅了手稿并提供了意见，并同意最终版本。

作者贡献声明

洪恩华：写作 – 审稿与编辑，初稿撰写，数据可视化，项目管理，研究设计，资金获取，正式分析，数据管理，概念构建。金杨仁：资源提供，正式分析。金英范：初稿撰写，资源提供，研究设计，正式分析，概念构建。崔俊锡：写作 – 审稿与编辑，初稿撰写，监督，项目管理，资金获取，正式分析，

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了韩国国家研究基金会（NRF）基础科学研究计划的支持，该计划由教育部资助（项目编号：NRF-2020R1I1A1A01073637、NRF-2021R1A6A1A03045425和RS-2025-00517214）。我们感谢Choi实验室和生理学系的成员在整个研究过程中的宝贵支持和合作。同时，我们也感谢Holavigne在实验室外的陪伴，她的陪伴让我们能够专注于研究。