發(fā)布日期：2019-05-20
恐懼是一種當機體面臨可能會對生存產(chǎn)生威脅性刺激時產(chǎn)生的情緒反應。對于生物體而言，面對危險性刺激產(chǎn)生迅速有效的應對是保障物種生存和延續(xù)的關鍵。在長期的進化過程中，面對不同的環(huán)境時，生物體往往會進化出適應性的行動策略。當認為該危險刺激源是可以控制或者躲避的時候，生物一般會傾向采取主動防御策略，即逃跑行為；而當該危險刺激源是無法控制或者躲避的時候，則更傾向于采用被動防御策略，如凍結(jié)行為。
動物面臨恐懼性環(huán)境時究竟是如何作決策的呢？近日，浙江大學醫(yī)學院李曉明教授課題組在《自然—神經(jīng)科學》在線發(fā)表了相關研究論文。該研究新發(fā)現(xiàn)了一條由丘腦網(wǎng)狀核介導的從皮層至丘腦的神經(jīng)環(huán)路，參與調(diào)控動物恐懼性逃避行為。該研究在恐懼性逃避行為和相關的精神疾病，如創(chuàng)傷后應激障礙（PTSD）發(fā)病的環(huán)路機制方面有著概念性的突破，為該領域的研究開辟了新的方向。
恐懼行為的神經(jīng)環(huán)路機制
在該研究中，研究人員首先讓小鼠對由純音和白噪聲構(gòu)成的序列聲音信號產(chǎn)生恐懼，在該序列聲音信號結(jié)束的同時進行足底電擊。在訓練一段時間之后，小鼠一聽到該序列聲音就會引發(fā)逃跑行為。他們進而對恐懼如何轉(zhuǎn)化為行為輸出進行研究，以便揭示當危險來臨時，恐懼是如何產(chǎn)生的，以及大腦是如何幫助我們作出相應的行為決策來應對威脅刺激的。
論文第一作者、浙江大學醫(yī)學院博士生董平向《中國科學報》介紹說，丘腦網(wǎng)狀核（TRN）是一個位于丘腦外背側(cè)貝殼形態(tài)的核團，因為有很多皮層與丘腦之間相互投射的軸突束穿過該核團，這些軸突束與該核團共同形成了網(wǎng)狀復合體結(jié)構(gòu)，丘腦網(wǎng)狀核的“網(wǎng)狀”也是由此而來。他指出：“丘腦網(wǎng)狀核在腦中被認為起著‘門控’作用，負責過濾篩選皮層和丘腦之間的信息交換，被認為在選擇性注意、睡眠中起著重要作用。但是，丘腦網(wǎng)狀核亞區(qū)及其神經(jīng)環(huán)路與恐懼性逃避的相關性尚不明確。”
在研究中，他們首先發(fā)現(xiàn)丘腦網(wǎng)狀核中邊緣亞區(qū)（limbic TRN）中小清蛋白（PV）陽性GABA與神經(jīng)元的興奮性與條件性逃避行為相關。
“之后，我們利用光遺傳抑制limbic TRN中PV神經(jīng)元的活動時，小鼠的逃避行為消失了， 一動不動，出現(xiàn)凍結(jié)行為。而激活這群神經(jīng)元時，小鼠則會產(chǎn)生防御性逃避、跳躍等行為。這表明limbic TRN中的PV神經(jīng)元在防御性逃避中起著重要作用。”論文第一作者、浙江大學醫(yī)學院博士生王浩解釋說。
那么，limbic TRN中PV神經(jīng)元調(diào)節(jié)恐懼性逃避行為的神經(jīng)環(huán)路機制是什么呢？接下來，研究團隊利用順、逆向病毒追蹤的方法，分別找到了這群神經(jīng)元的上游（前扣帶皮層， Cg）和下游（丘腦中背核，IMD）。通過激活Cg到limbic TRN這條環(huán)路，能夠抑制下游IMD神經(jīng)元的活動，減少對杏仁核的興奮性輸入，進而促進動物產(chǎn)生防御性逃避逃跑行為。
為PTSD發(fā)病機制提供重要線索
《自然—神經(jīng)科學》的評審專家評價該研究“具有高度原創(chuàng)性和意料之外的發(fā)現(xiàn)”，指出該研究“不僅具有原創(chuàng)性，而且具有概念性的突破，為理解防御性逃跑行為作出了重要貢獻”，并且“開辟了恐懼研究的新領域，為進一步研究動物面臨恐懼性環(huán)境時如何作決策提供了新的研究思路和方向”。
浙江大學生命科學研究院教授王立銘評價說，該研究十分吸引他的有趣的一點在于，研究數(shù)據(jù)提示了兩種恐懼行為反應——逃跑和凍結(jié)（裝死）是如何協(xié)調(diào)的。他解釋說：“研究者們發(fā)現(xiàn)，IMD神經(jīng)元的活動本身其實并不輸出逃跑行為；恰恰相反，它輸出的其實是裝死行為。也就是說，這條新發(fā)現(xiàn)的皮層丘腦環(huán)路是通過抑制IMD神經(jīng)元的活動——也就是裝死行為的輸出來實現(xiàn)逃跑行為的輸出的。這就為我們理解動物面對危險時的行為抉擇提供了一個全新的理論支點。”
有了這個新支點，科學家們可以繼續(xù)向后提問。“我們立刻可以提出一系列重要的新問題：是不是可以認為裝死這種反應是一種默認的行為輸出，而只有在特定的情境下，IMD神經(jīng)元才會讓動物開始逃跑？IMD神經(jīng)元的活性高低，是不是可以直接決定逃跑或裝死的行為決策？果真如此的話，這個決策中心的活性又是如何被調(diào)節(jié)的？除了這條新發(fā)現(xiàn)的環(huán)路，它還會從哪里接收關于危險的信息？在接收來自皮層的感覺信息的時候，它又是如何判斷危險的緊迫性的？在此過程中，過去的經(jīng)驗和情緒狀態(tài)是不是也會參與其中，又是如何參與的？”王立銘舉例說。他同時強調(diào)，一項好研究的意義正在于此：“它在多大程度上能夠讓我們有機會提出更多全新的重要問題，又在多大程度上為解決這些問題提供了支點。”
此外，經(jīng)歷過嚴重的自然災害、殘酷的戰(zhàn)爭經(jīng)歷、暴力攻擊、性侵害，如果得不到及時的心理疏導和治療，部分人會患上創(chuàng)傷后應激障礙。其主要表現(xiàn)有對于可能誘發(fā)創(chuàng)傷性事件回憶的相關線索的主動性回避和麻木類癥狀，或警覺性增高、驚跳反應增強類癥狀，甚至導致成癮、抑郁和自殺等行為，嚴重影響患者的心理健康、人際交往、學習以及工作。而這項新研究也為PTSD的發(fā)病機制提供了重要的線索。
這是李曉明帶領的團隊在2019年報道的關于情感的神經(jīng)環(huán)路研究的第三篇論文。今年1月，團隊關于發(fā)現(xiàn)厭惡環(huán)路參與抑郁癥和喜好環(huán)路參與成癮的研究成果分別發(fā)表在《自然—醫(yī)學》和《神經(jīng)元》。對于未來的研究方向，李曉明向《中國科學報》介紹說：“將在進一步探索和闡明情感和精神疾病神經(jīng)環(huán)路機制的基礎上，重點研究這些原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)在臨床精神疾病診斷和治療中應用的可能性。”他們最近已經(jīng)針對以上發(fā)現(xiàn)的部分研究成果展開了臨床研究。
來源：中國科學報
