[上海科技报]上海科学家“勇士”揭秘恐惧“大魔王”

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时间:2016-09-07  来源:文本大小:【 |  | 】  【打印

它究竟躲在什么地方? 又是如何发挥作用的?

上海科学家“勇士”揭秘恐惧“大魔王”

    

  “一朝被蛇咬,十年怕井绳。”一个名叫“恐惧”的“大魔王”一直沉睡在人的大脑之中,一旦遇到特定的场景,它就会自动苏醒,并一把攥住人们心脏,唤起人们意识深处的害怕与焦虑。这个“大魔王”究竟躲在什么地方?它又是如何发挥作用的?来自上海的一群科学家“勇士”们已经向它发起了挑战。中科院上海生科院神经所蒲慕明研究组首次发现了在听觉恐惧记忆中起重要作用的侧杏仁核-听觉皮层投射通路,并发现该通路在听觉恐惧学习后会发生特异性的突触连接重构。相关论文前天在线发表于《自然·神经科学》。 

  新通路或将帮助减轻焦虑症 

  要寻找恐惧“大魔王”,蒲慕明研究组先要实施与鼎鼎大名的巴甫洛夫条件反射实验类似的听觉条件恐惧实验。研究人员先给小鼠听一种声音,然后电击它。被电击后的小鼠陷入了深深的恐惧之中,不敢动弹。在反复几次之后,当只给小鼠声音而不电击时,它也显示出恐惧的反应。小鼠把声音与电击联系了起来,并把这个恐惧的记忆深深地扎根在大脑中。 

  在听觉恐惧学习中,信息的流向是从大脑的听觉感觉区,包括听觉丘脑和听觉皮层,通往杏仁核的主要输入亚区——侧杏仁核,再通往其他区域。这种脑区之间的连接叫做通路或者投射。此前,人们主要研究了听皮层到杏仁核的投射,但反方向的投射,也就是从杏仁核到听觉皮层的投射却还未有报道。 

  一个普遍的共识是,只有在猕猴中,杏仁核会投射到感觉皮层;而在啮齿类动物中,杏仁核不会投射到感觉皮层。蒲慕明研究组反其道而行之,研究终于获得突破。研究人员发现,在小鼠中,侧杏仁核会直接投射回大脑的初级感觉皮层听皮层。在小鼠经过学习已经形成对一种声音的恐惧记忆之后,选择性地抑制这个连接通路,小鼠的恐惧反应就大大降低,表现得不再害怕这一声音。 

  这一研究结果的重要性在于人们有了对抗恐惧“大魔王”的机会。如果能找到人脑中对应的连接通路,通过调节该通路活性,就可以减轻焦虑症和创伤后应激障碍等病症的症状。 

  发现恐惧记忆存储方式 

  在找到恐惧“大魔王”出现的路径之后,蒲慕明研究组又顺藤摸瓜开始寻找它的“老巢”。研究人员用双光子成像技术对小鼠听皮层进行在体长期成像,以追踪此通路中来自侧杏仁核的轴突小结和听皮层细胞的树突棘的结构变化。 

  结果发现:侧杏仁核的轴突小结和听皮层第5层细胞的顶树突的树突棘,在恐惧学习3天之后都有显著增加。与之形成对照的是,来自前扣带回皮层和听觉丘脑的突触前轴突小结,以及听皮层第2/3层细胞的树突棘,在恐惧学习之后都没有显著变化,提示恐惧学习可特异性地造成侧杏仁核细胞与听皮层第5层细胞的突触重构。 

  突触可塑性是否可由特定的连接通路决定?为回答这一问题,研究人员在活体动物中首次使用了双色双光子成像技术。结果发现:恐惧学习后,侧杏仁核—听皮层通路中的轴突小结及树突棘增加比例都远高于平均,即突触可塑性可由连接通路决定。进一步研究发现,侧杏仁核—听皮层通路中的突触数目在恐惧训练两小时后就有显著增加,且增加可延续至3天以上,与恐惧记忆形成和巩固的时程一致,提示连接通路可能与恐惧记忆的存储相关。 

  使用双色成像技术,研究人员还发现,新形成的突触绝大多数都是在已存在的突触结构上添加新的突触结构的方式形成,很少有突触前后均为新形成的“全新”突触。此举可以节省空间和结构蛋白数量,是一种很“经济”的突触形成方式。而在所有观察过的皮层下—皮层,以及皮层—皮层通路中,突触形成都遵循此规律,故而此规律可能是成年动物大脑皮层中新增突触的通用规则。 

    

  《上海科技报》 201697A1 

  作者:耿挺 

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