體鈣成像技術在觀察同伴獲得社交習得性恐懼的神經環路機制的應用

瀏覽次數：902　發布日期：2024-2-20　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

動物可通過觀察其他動物對威脅的反應來了解危險的來源（觀察性恐懼學習），同時將自己的風險降到最低,這種社交學習能力對于動物的生存至關重要。前扣帶皮層、背內側丘腦、基底外側杏仁核（BLA）和背內側前額葉皮層(dmPFC) 參與共情和效價評估等行為，其中dmPFC參與處理威脅信號做出決策的過程，并參與多種形式的社交行為。

2024年２月７日美國國家酒精濫用和酒精中毒研究所Andrew Holmes團隊揭示了通過觀察同伴獲得社交習得性威脅的神經環路機制。

1、dmPFC神經元編碼觀察性恐懼學習多個成分

在觀察性恐懼實驗中,“觀察者(Observer)”小鼠可從鄰近位置的透明屏幕看到“演示者(Demonstrator)”小鼠在聽到聲音線索后遭受電擊。經過１天訓練后“觀察者小鼠”在聽到聲音線索后僵直行為增加，dmPFC區域神經元活性顯著增加。在恐懼訓練期間光抑制dmPFC區域神經元活性后，“觀察者小鼠”在隨后的記憶提取實驗中并不表現出僵直行為增加，但在記憶提取階段抑制上述神經元群并不會影響“觀察者小鼠”的僵直行為，表明dmPFC參與觀察性恐懼學習的形成階段。

進一步通過在體鈣成像技術記錄到“觀察者小鼠”直接接受電擊與間接感受電擊后dmPFC區域響應的神經元群存在差異（盡管存在小部分重合）。在電擊訓練中存在僵直和運動兩種行為狀態（即僵直向運動轉變和運動向僵直轉變），大多數dmPFC神經元編碼其中一個行為狀態，小部分可同時編碼兩種行為狀態。編碼上述兩種狀態的神經元群在響應不同行為時表現相反的活性，即在僵直向運動轉變過程中活性增強，在運動向僵直轉變過程中活性減弱。這些結果表明dmPFC神經元編碼觀察性恐懼學習多個成分。

圖1：dmPFC神經元參與觀察性恐懼學習

2、dmPFC→l/ vlPAG環路調控觀察性恐懼

已有研究表明dmPFC可投射大腦多個區域，其中外側和腹外側中腦導水管周圍灰質(l/vlPAG)和BLA在行為決策、防御行為和恐懼行為編碼過程中具有完全相反的作用。病毒示蹤實驗揭示dmPFC→l/ vlPAG 和 dmPFC→BLA 兩個環路幾乎不存在重疊，即獨立的。光纖鈣成像記錄到“觀察者小鼠”看到“演示者”小鼠遭受電擊后dmPFC→l/ vlPAG活性增加，但dmPFC→BLA活性不變。此外，“觀察者小鼠”在聽到聲音線索后dmPFC→l/ vlPAG活性增加，dmPFC→BLA活性降低。在光激活dmPFC→l/ vlPAG環路后減弱僵直行為，抑制該環路增強僵直行為。意外的是，在記憶提取過程中抑制dmPFC→l/ vlPAG環路也會減弱僵直行為。

圖2、dmPFC→l/ vlPAG環路調控觀察性恐懼

3、dmPFC→l/ vlPAG環路的功能性輸入

基于dmPFC神經元編碼觀察性恐懼學習多個成分，研究人員推測dmPFC→l/ vlPAG環路接受不同的輸入調控不同的功能。病毒示蹤實驗發現dmPFC→l/ vlPAG環路接受多個腦區輸入，其中BLA和腹側海馬（vHPC）在觀察性恐懼實驗訓練中激活。光激活vHPC可引起dmPFC→l/ vlPAG的興奮性和抑制性反應，激活BLA僅引起前饋抑制作用。光激活vHPC→dmPFC→l/ vlPAG環路可降低觀察性恐懼實驗中的僵直行為，抑制該環路則促進僵直行為。抑制BLA→dmPFC→l/ vlPAG環路減弱僵直行為。