编辑推荐：
研究人员发现了一种神经机制，使小鼠能够克服本能的恐惧，并表示他们的发现可能对开发治疗恐惧相关疾病（如恐惧症、焦虑和创伤后应激障碍）的方法有启示。
伦敦大学学院塞恩斯伯里威康中心（SWC）的研究人员在小鼠大脑中发现了一种神经机制，使动物能够克服本能的恐惧。研究人员表示，这些发现可能会对开发治疗恐惧相关疾病（如恐惧症、焦虑和创伤后应激障碍）的方法产生影响。
在Sonja Hofer教授和Sara Mederos博士的带领下，研究小组绘制了大脑如何学会抑制对感知到的威胁的反应，随着时间的推移，这些威胁被证明是无害的。SWC Hofer实验室的研究员Mederos解释说：“人类天生就有本能的恐惧反应，比如对巨大的噪音或快速靠近的物体的反应。然而，我们可以通过经验来克服这些本能反应——就像孩子们学会享受烟花，而不是害怕它们的巨响。我们想了解这种学习形式背后的大脑机制。”
这项研究发表在《Science》杂志上，题为《Overwriting an instinct: Visual cortex instructs learning to suppress fear responses》。
作者写道，本能行为是对特定环境挑战的自动反应，它已经进化为动物提供了一系列对生存和繁殖成功至关重要的行为。对视觉威胁的恐惧反应，比如逃离正在逼近的捕食者，是生存中特别重要的本能反应。这种反应主要是由涉及内侧上丘和导水管周围灰质的神经回路控制的。
这些反射行为通常是自动的，独立于大脑的高级区域。“脑干中的这种视觉运动通路独立于前脑自主地驱动逃避反应，”研究小组解释说。动物在得知威胁无害后，可以抑制这些恐惧反应，但这种学习形式背后的神经机制和大脑区域（它们会改变本能反应）还没有得到很好的理解。
研究小组指出：“动物可以调整自己的行为，抑制本能反应，但调节这种与动物行为学相关的学习形式的神经通路尚不清楚。”
作者解释说，对迫在眉睫的视觉刺激做出的逃跑行为是小鼠本能恐惧的一种公认的衡量标准，幼稚的动物在面临这样的威胁时通常会逃到避难所。“这些行为使动物能够快速发现并应对环境中的潜在危险或机会，而无需事先学习或经验，并且通常由独立于前脑神经过程的脑干通路实现。”
在他们的研究报告中，Mederos和他的同事们设计了一个实验，在这个实验中，小鼠被投影仪呈现的视觉刺激威胁（在三秒钟内连续三个扩大的黑点）阻止进入庇护所。随着时间的推移，小鼠学会了不再逃避黑点。
根据Hofer实验室之前的工作，研究小组知道大脑中一个叫做腹外侧膝状核（vLGN）的区域在活跃时可以抑制恐惧反应，并且能够追踪以前的威胁经验。vLGN也接受来自大脑皮层视觉区域的强烈输入，因此研究人员探索了这条神经通路是否在学习不害怕视觉威胁方面发挥作用。
研究人员在动物学习过程的不同阶段使用光遗传学技术，发现后外侧高级视觉区（plHVA）——一组位于视觉皮层的大脑区域——对学习抑制本能的恐惧反应至关重要。然而，一旦学会了行为，视觉皮层并不是维持行为所必需的。相反，他们发现，可塑性发生在vLGN的下游，在那里神经元接受由经验驱动的抑制性调节。他们写道：“plHVA在学习之后就不再需要了。相反，学习行为依赖于vLGN群体内的可塑性，这种可塑性对逃跑反应施加抑制控制。”
研究人员还揭示了这一过程背后的细胞和分子机制。学习是通过特定vLGN神经元的神经活动增加而发生的，这是由内源性大麻素（eCBs）的释放引发的，内源性大麻素是一种已知的调节情绪和记忆的大脑内部信使分子。这种释放减少了vLGN神经元的抑制性输入，导致该大脑区域在遇到视觉威胁刺激时活动增强，从而抑制了恐惧反应。
研究小组指出：“在学习过程中，vLGN神经元接受来自plHVA的输入，通过内源性大麻素介导的长期抑制其抑制性输入，增强了它们对视觉威胁刺激的反应。长期以来，eCBs一直与恐惧和焦虑的调节有关，并且是消除恐惧条件反射的必要条件。”
Mederos进一步表示：“我们发现，当特定的皮层视觉区域失活时，动物无法学会抑制恐惧反应。然而，一旦动物已经学会停止逃跑，大脑皮层就不再是必要的了。”
Hofer补充说：“我们的研究结果挑战了关于学习和记忆的传统观点。虽然大脑皮层一直被认为是大脑学习、记忆和行为灵活性的主要中心，但我们发现，实际上储存这些关键记忆的是皮层下的vLGN，而不是视觉皮层。这种神经通路可以在认知新皮层过程和‘硬连线’脑干介导的行为之间提供联系，使动物能够适应本能行为。”
研究小组认为，这些发现的意义超出了实验室的范畴。研究小组认为，vLGN通路功能障碍或eCBs依赖性可塑性受损可能导致恐惧、焦虑障碍和创伤后应激障碍。“例如，针对这些通路，通过使用深部脑刺激，或增强这些回路中eCBs依赖的可塑性，可能有助于抑制适应不良的恐惧反应，为恐惧相关疾病提供新的治疗策略。”
Hofer说：“我们的研究结果还可以帮助我们更好地理解，当恐惧反应调节在恐惧症、焦虑和创伤后应激障碍等疾病中受损时，大脑到底出了什么问题。虽然对捕食者的本能恐惧反应可能与现代人的关系不大，但我们发现的大脑通路也存在于人类身上。这可能为通过靶向vLGN回路或局部内源性大麻素系统治疗恐惧障碍开辟新的途径。”
研究小组现在正计划与临床研究人员合作，研究人类的这些大脑回路，希望有一天能开发出针对适应不良恐惧反应和焦虑症的新的、有针对性的治疗方法。
生物通微信公众号
生物通 版权所有
