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【Nature Neuroscience】你内心的恐惧从何而来?

发布时间: 2018/05/18浏览次数: 1842

几千年来,我们一直通过改变物质世界来提高我们的幸福感。现在,我们必须探寻我们的内心,来解决这个问题!

不久前美国冷泉港实验室的神经生物学教授李波在Nature Neuroscience上发表了一篇名为:The centralamygdala controls learning in the lateral amygdala的论文,确定了大脑中在焦虑、抑郁、精神分裂和自闭症中作用的神经环路。这篇论文所使用的成像技术为美国INSCOPIX公司(

www.inscopix.com)的神经元超微成像系统。


通讯作者介绍

Bo Li, PhD | Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL)

Bo Li是美国冷泉港实验室(Cold Spring Harbor Laboratory, CSHL)的神经生物学教授。2003年毕业于不列颠哥伦比亚大学(the University of British Columbia,UBC)并获得博士学位,之后Bo Li在膜片钳三剑客之一的Robert Malinow实验室完成博士后工作,Bo Li课题组主要通过光遗传,在体多通道,美国Inscopix神经元超微成像系统等技术操控啮齿类动物大脑特定的神经环路,确定这些环路在焦虑、抑郁、精神分裂和自闭症中的作用和机制。


文章摘要

对威胁的适应性行为反应主要依赖于将威胁与相关的环境线索联系起来的记忆。大脑杏仁核(Amygdala)被认为是处理恐惧记忆的中枢,是边缘系统的一部分,由于形状酷似杏仁而得名。

杏仁核从解剖结构上主要分为基底外侧杏仁核BLA和中央杏仁核CeA。基底外侧杏仁核又可以细分为外侧杏仁核LA和基底

杏仁核BA。在经典的条件恐惧实验中,首先给予被试一个伤害性非条件刺激(US),比如足底电激,并人为地将足底电激与条件刺激(CS)进行偶联,比如声音或者光。训练的结果往往会将负性情绪赋予原来的中性刺激(如声音),当声音持续播放时,会引起恐惧反应。在啮齿动物中,这种恐惧反应包括特有的不动状态(Freezing),自主神经系统活动的改变,释放应激激素,镇痛以及反射易化等。外侧杏仁核LA被认为是在巴普洛夫恐惧学习中条件性刺激CS,如声音,环境等外界线索信息,和足底电击等伤害性非条件刺激US形成偶联的脑区,有研究认为外侧杏仁核LA的突触可塑性变化介导了恐惧记忆的学习过程。目前的研究对于条件性刺激CS到外侧杏仁核LA的信息流了解较多,但是对于非条件性刺激US到外侧杏仁核LA的输入知道的很少。


文章摘图

作者利用电生理和光遗传的手段证明表达PKC-δ的中央杏仁核外侧CeL神经元在恐惧学习中具有重要作用,抑制CeL 的PKC-δ神经元能完全消除条件恐惧导致外侧杏仁核LA神经元的突触增强,且单侧抑制也能在对侧产生这样的效果。同时光遗传发现,在恐惧记忆配对(fear condition)抑制CeL 的PKC-δ神经元而不是回忆阶段(fear recall),能显著降低freezing行为。


之后作者使用美国Inscopix公司的神经元超微成像技术长时间跟踪并记录单个神经元在恐惧学习过程中的变化。他们发现CeL 的PKC-δ神经元对足底电击等US非条件性刺激有显著的反应,但这些反应随着恐惧记忆的习得而减退。


为了验证PKC-δ阳性的中央外侧杏仁核CeL神经元在把足底电击等非条件性刺激US传递到基底外侧杏仁核LA过程中起着重要作用,他们在Prkcd-Cre小鼠的基底外侧杏仁核LA表达了GCaMP6,然后在CeL的PKC-δ+神经元上表达一种kappa-opioid受体(药理遗传学技术DREADD,Designer Receptor Exclusively Activated by DesignerDrugs),并使用了这种opioid受体的激动剂salvinorin B抑制中央外侧杏仁核CeL的PKC-δ神经元,可以发现在条件恐惧学习过程中,电击导致LA神经元活动增加的现象消失。



作者证明了CeL的PKC-δ神经元可能间接通过多巴胺等系统传递足底电击等US信息到基底外侧杏仁核LA,在LA形成CS-US的偶联,促进恐惧记忆的学习(aversive learning)。

 

参考文献

The centralamygdala controls learning in the lateral amygdala, Nature Neuroscience, 2017


拓展了解





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Inscopix nVista已发表论文(部分)

Identification of a motor-to-auditory pathway important for vocal learning

Todd F Roberts, Erin Hisey, Masashi Tanaka, Matthew G Kearney, Gaurav Chattree, Cindy F Yang, Nirao M Shah & Richard Mooney;Nature Neuroscience 20, 978–986 (2017)


In vivo imaging of neural activity

Weijian Yang& Rafael Yuste;Nature Methods 14,349–359(2017)


Delay activity of specific prefrontal interneuron subtypes modulates memory-guided behavior

Tsukasa Kamigaki & Yang Dan;Nature Neuroscience 20, 854–863 (2017)


Active dentate granule cells encode experience to promote the addition of adult-born hippocampal neurons

Gregory W. Kirschen, Jia Shen, Mu Tian, Bryce Schroeder, Jia Wang, Guoming Man, Song Wu and Shaoyu Ge;Journal of Neuroscience 3 April 2017, 3417-16


Engrams and circuits crucial for systems consolidation of a memory

Takashi Kitamura, Sachie K. Ogawa, Dheeraj S. Roy, Teruhiro Okuyama, Mark D. Morrissey, Lillian M. Smith, Roger L. Redondo, Susumu Tonegawa;Science  07 Apr 2017


Neural ensemble dynamics underlying a long-term associative memory

Benjamin F. Grewe ,Jan Gründemann ,Lacey J. Kitch ,Jerome A. Lecoq, Jones G. Parker,Jesse D. Marshall ,Margaret C. Larkin ,Pablo E. Jercog ,Francois Grenier ,Jin Zhong Li,Andreas Lüthi ,Mark J. Schnitzer;Nature 543, 670–675 (30 March 2017)


(论文持续发表中,全球的科学家通过使用Inscopix nVista已发表了几十篇论文!)


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