在生物的成长历程中，从幼年依赖照顾到成年独立应对各种状况，行为模式发生着显著变化，其中威胁回避行为的发展尤为关键。大脑的前额叶皮层（mPFC）在学习、决策以及应对威胁等方面扮演着核心角色，其成熟过程贯穿至成年早期。现有理论表明，mPFC 自上而下控制能力的变化与行为发展紧密相关，然而，该理论却无法清晰阐释其如何引发行为和认知的非线性改变。那么，在大脑发育进程中，mPFC 相关神经通路究竟怎样调控威胁回避行为？不同发育阶段的这种调控机制又存在哪些差异？带着这些疑问，本文展开了深入研究。

本文研究人员主要来自美国加利福尼亚大学洛杉矶分校和圣裘德儿童研究医院。加利福尼亚大学洛杉矶分校的团队成员涵盖生理学、神经科学等多学科领域，如 Cassandra B. Klune、Caitlin M. Goodpaster 等，在研究构思、实验操作、数据分析和论文撰写方面发挥关键作用。圣裘德儿童研究医院的 Lindsay A. Schwarz 在 AAV 克隆和生产上提供技术支持。研究综合运用神经科学、生理学相关技术，如光纤光度法、光遗传学技术、电生理学技术等，从多层面探究大脑发育与威胁回避行为的关系。

研究人员首先改进平台介导的回避（PMA）实验，结合关键要点追踪技术进行详细的定量行为分析；进行主成分分析（PCA）降维；开展一系列对照实验，并使用新颖气味测定法和洞板实验检测先天探索行为。

选取幼年（P23）、青少年（P35）和成年（P60 及以上）小鼠进行实验，研究表明各年龄小鼠学习PMA的能力无差异，但在测试阶段，幼年和青少年小鼠在威胁音下停留在平台的时间较短，且青少年进入安全平台更慢、次数更少。主成分分析（PCA）表明，不同年龄组的回避行为模式存在差异，组内行为特征也不同。对照实验证实，这些行为差异源于习得的威胁回避反应，而非其他干扰因素。

接着运用光纤光度法测量幼年、青少年和成年小鼠在 PMA 检索期间 dmPFC、BLA 和 NAc 的神经活动；使用逻辑回归研究神经活动与 PMA 行为之间的预测关系。向小鼠脑内特定区域注入表达 GCaMP6s 的腺相关病毒（AAV），植入光纤，在 PMA 检索过程中同步成像 GCaMP6s 和对照荧光，记录神经活动。之后通过逻辑回归分析神经活动与行为之间的关系。结果表明在PMA测试中，成年小鼠的dmPFC（背内侧前额叶皮层）对威胁信号反应独特：威胁音调出现时活动激增，进入安全平台后则快速降低，且其活动能更精准预测威胁与安全环境。此外，成年小鼠退出平台时BLA（基底外侧杏仁核）的神经活动明显高于青少年，表明不同年龄组的探索行为存在神经机制差异。

采用光遗传学技术，在幼年、青少年和成年小鼠的威胁回避行为过程中，激活或抑制 dmPFC - BLA 和 dmPFC - NAc 通路；进行实时位置厌恶实验。发现激活 dmPFC - NAc 通路在幼年和成年小鼠中产生相反行为效应，抑制该通路对青少年小鼠的平台停留时间有显著影响。激活 dmPFC - BLA 通路在成年小鼠中增加回避水平，在幼年和青少年中作用不明显。实时位置厌恶实验表明，激活 dmPFC - NAc 通路仅在青少年小鼠中产生位置偏好。

研究人员通过注射病毒载体标记突触，利用共聚焦显微镜观察 dmPFC 在 BLA 和 NAc 的轴突和突触密度；使用 ChR2 辅助电路映射技术，结合全细胞膜片钳记录，测量突触传递强度。发现在 dmPFC - NAc 通路，轴突密度从幼年到成年显著下降，突触后电流幅度增加；在 dmPFC - BLA 通路，轴突密度从幼年到青春期显著下降，成年时 bouton 密度增加。成年小鼠在恐惧条件反射后，dmPFC - BLA 通路的突触强度和 E/I 比值显著增加。

通过注射表达 ChR2 - 增强黄色荧光蛋白的 AAV 和逆行示踪病毒，训练小鼠进行 PMA，光遗传刺激后免疫染色，量化 Fos 表达。结果发现成年小鼠中 Fos + BLA - NAc 细胞数量显著高于青少年和幼年小鼠，表明激活 dmPFC 投射通过更强地激活 BLA - NAc 通路促进成年小鼠的回避行为。dmPFC 在青少年小鼠中与 NAc 中 TAC1 表达细胞的功能连接更强，可能导致其低回避水平。

最终结论表明幼年和青少年小鼠的威胁回避水平低于成年小鼠且行为特征独特，dmPFC–NAc 和 dmPFC–BLA 通路在不同发育阶段的架构和功能存在差异，这些差异源于突触成熟、功能连接变化等，共同塑造了年龄特异性的威胁回避行为模式。

参考文献：Klune, C.B., Goodpaster, C.M., Gongwer, M.W. et al. Developmentally distinct architectures in top–down pathways controlling threat avoidance. Nat Neurosci (2025).