發(fā)布日期：2019-05-20
恐懼是一種當(dāng)機(jī)體面臨可能會對生存產(chǎn)生威脅性刺激時(shí)產(chǎn)生的情緒反應(yīng)。對于生物體而言，面對危險(xiǎn)性刺激產(chǎn)生迅速有效的應(yīng)對是保障物種生存和延續(xù)的關(guān)鍵。在長期的進(jìn)化過程中，面對不同的環(huán)境時(shí)，生物體往往會進(jìn)化出適應(yīng)性的行動策略。當(dāng)認(rèn)為該危險(xiǎn)刺激源是可以控制或者躲避的時(shí)候，生物一般會傾向采取主動防御策略，即逃跑行為；而當(dāng)該危險(xiǎn)刺激源是無法控制或者躲避的時(shí)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(shí)究竟是如何作決策的呢？近日，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院李曉明教授課題組在《自然—神經(jīng)科學(xué)》在線發(fā)表了相關(guān)研究論文。該研究新發(fā)現(xiàn)了一條由丘腦網(wǎng)狀核介導(dǎo)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(guān)的精神疾病，如創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙（PTSD）發(fā)病的環(huán)路機(jī)制方面有著概念性的突破，為該領(lǐng)域的研究開辟了新的方向。
恐懼行為的神經(jīng)環(huán)路機(jī)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(shí)進(jìn)行足底電擊。在訓(xùn)練一段時(shí)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(jìn)而對恐懼如何轉(zhuǎn)化為行為輸出進(jìn)行研究，以便揭示當(dāng)危險(xiǎn)來臨時(shí)，恐懼是如何產(chǎn)生的，以及大腦是如何幫助我們作出相應(yīng)的行為決策來應(yīng)對威脅刺激的。
論文第一作者、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士生董平向《中國科學(xué)報(bào)》介紹說，丘腦網(wǎng)狀核（TRN）是一個(gè)位于丘腦外背側(cè)貝殼形態(tài)的核團(tuán)，因?yàn)橛泻芏嗥优c丘腦之間相互投射的軸突束穿過該核團(tuán)，這些軸突束與該核團(tuán)共同形成了網(wǎng)狀復(fù)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(rèn)為起著‘門控’作用，負(fù)責(zé)過濾篩選皮層和丘腦之間的信息交換，被認(rèn)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(guān)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(guān)。
“之后，我們利用光遺傳抑制limbic TRN中PV神經(jīng)元的活動時(shí)，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(shí)，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(xué)醫(yī)學(xué)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(jī)制是什么呢？接下來，研究團(tuán)隊(duì)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(jìn)而促進(jìn)動物產(chǎn)生防御性逃避逃跑行為。
為PTSD發(fā)病機(jī)制提供重要線索
《自然—神經(jīng)科學(xué)》的評審專家評價(jià)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(xiàn)”，并且“開辟了恐懼研究的新領(lǐng)域，為進(jìn)一步研究動物面臨恐懼性環(huán)境時(shí)如何作決策提供了新的研究思路和方向”。
浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院教授王立銘評價(jià)說，該研究十分吸引他的有趣的一點(diǎn)在于，研究數(shù)據(jù)提示了兩種恐懼行為反應(yīng)——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(shí)并不輸出逃跑行為；恰恰相反，它輸出的其實(shí)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(shí)現(xiàn)逃跑行為的輸出的。這就為我們理解動物面對危險(xiǎn)時(shí)的行為抉擇提供了一個(gè)全新的理論支點(diǎn)。”
有了這個(gè)新支點(diǎn)，科學(xué)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(rèn)為裝死這種反應(yīng)是一種默認(rèn)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(gè)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(guān)于危險(xiǎn)的信息？在接收來自皮層的感覺信息的時(shí)候，它又是如何判斷危險(xiǎn)的緊迫性的？在此過程中，過去的經(jīng)驗(yàn)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(shí)強(qiáng)調(diào)，一項(xiàng)好研究的意義正在于此：“它在多大程度上能夠讓我們有機(jī)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(diǎn)。”
此外，經(jīng)歷過嚴(yán)重的自然災(zāi)害、殘酷的戰(zhàn)爭經(jīng)歷、暴力攻擊、性侵害，如果得不到及時(shí)的心理疏導(dǎo)和治療，部分人會患上創(chuàng)傷后應(yīng)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(guān)線索的主動性回避和麻木類癥狀，或警覺性增高、驚跳反應(yīng)增強(qiáng)類癥狀，甚至導(dǎo)致成癮、抑郁和自殺等行為，嚴(yán)重影響患者的心理健康、人際交往、學(xué)習(xí)以及工作。而這項(xiàng)新研究也為PTSD的發(fā)病機(jī)制提供了重要的線索。
這是李曉明帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在2019年報(bào)道的關(guān)于情感的神經(jīng)環(huán)路研究的第三篇論文。今年1月，團(tuán)隊(duì)關(guān)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(xué)》和《神經(jīng)元》。對于未來的研究方向，李曉明向《中國科學(xué)報(bào)》介紹說：“將在進(jìn)一步探索和闡明情感和精神疾病神經(jīng)環(huán)路機(jī)制的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)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(yīng)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(xué)報(bào)
