科学家揭示通过观察同伴获得社交习得性恐惧的神经环路机制

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来源: | 作者:康森特生物科技 | 发布时间: 2024-02-20 | 235 次浏览 | 分享到:

动物可通过观察其他动物对威胁的反应来了解危险的来源（观察性恐惧学习），同时将自己的风险降到最低,这种社交学习能力对于动物的生存至关重要。前扣带皮层、背内侧丘脑、基底外侧杏仁核（BLA）和背内侧前额叶皮层(dmPFC) 参与共情和效价评估等行为，其中dmPFC参与处理威胁信号做出决策的过程，并参与多种形式的社交行为。

2024年２月７日美国国家酒精滥用和酒精中毒研究所Andrew Holmes团队揭示了通过观察同伴获得社交习得性威胁的神经环路机制。

1、dmPFC神经元编码观察性恐惧学习多个成分

在观察性恐惧实验中,“观察者(Observer)”小鼠可从邻近位置的透明屏幕看到“演示者(Demonstrator)”小鼠在听到声音线索后遭受电击。经过１天训练后“观察者小鼠”在听到声音线索后僵直行为增加，dmPFC区域神经元活性显著增加。在恐惧训练期间光抑制dmPFC区域神经元活性后，“观察者小鼠”在随后的记忆提取实验中并不表现出僵直行为增加，但在记忆提取阶段抑制上述神经元群并不会影响“观察者小鼠”的僵直行为，表明dmPFC参与观察性恐惧学习的形成阶段。

进一步通过在体钙成像技术记录到“观察者小鼠”直接接受电击与间接感受电击后dmPFC区域响应的神经元群存在差异（尽管存在小部分重合）。在电击训练中存在僵直和运动两种行为状态（即僵直向运动转变和运动向僵直转变），大多数dmPFC神经元编码其中一个行为状态，小部分可同时编码两种行为状态。编码上述两种状态的神经元群在响应不同行为时表现相反的活性，即在僵直向运动转变过程中活性增强，在运动向僵直转变过程中活性减弱。这些结果表明dmPFC神经元编码观察性恐惧学习多个成分。

图1：dmPFC神经元参与观察性恐惧学习

2、dmPFC→l/ vlPAG环路调控观察性恐惧

已有研究表明dmPFC可投射大脑多个区域，其中外侧和腹外侧中脑导水管周围灰质(l/vlPAG)和BLA在行为决策、防御行为和恐惧行为编码过程中具有完全相反的作用。病毒示踪实验揭示dmPFC→l/ vlPAG 和 dmPFC→BLA 两个环路几乎不存在重叠，即独立的。光纤钙成像记录到“观察者小鼠”看到“演示者”小鼠遭受电击后dmPFC→l/ vlPAG活性增加，但dmPFC→BLA活性不变。此外，“观察者小鼠”在听到声音线索后dmPFC→l/ vlPAG活性增加，dmPFC→BLA活性降低。在光激活dmPFC→l/ vlPAG环路后减弱僵直行为，抑制该环路增强僵直行为。意外的是，在记忆提取过程中抑制dmPFC→l/ vlPAG环路也会减弱僵直行为。

图2、dmPFC→l/ vlPAG环路调控观察性恐惧

3、dmPFC→l/ vlPAG环路的功能性输入

基于dmPFC神经元编码观察性恐惧学习多个成分，研究人员推测dmPFC→l/ vlPAG环路接受不同的输入调控不同的功能。病毒示踪实验发现dmPFC→l/ vlPAG环路接受多个脑区输入，其中BLA和腹侧海马（vHPC）在观察性恐惧实验训练中激活。光激活vHPC可引起dmPFC→l/ vlPAG的兴奋性和抑制性反应，激活BLA仅引起前馈抑制作用。光激活vHPC→dmPFC→l/ vlPAG环路可降低观察性恐惧实验中的僵直行为，抑制该环路则促进僵直行为。抑制BLA→dmPFC→l/ vlPAG环路减弱僵直行为。