大腦如何收集威脅線索并將其轉(zhuǎn)化為恐懼

Salk 的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種分子途徑，可以將威脅性的景象、聲音和氣味提煉成一個單一的信息：害怕。一種稱為 CGRP 的分子使大腦兩個不同區(qū)域的神經(jīng)元能夠?qū)⑼{性的感覺線索捆綁成一個統(tǒng)一的信號，將其標(biāo)記為負(fù)面并將其傳送到杏仁核，杏仁核將信號轉(zhuǎn)化為恐懼。

該研究于 2022 年 8 月 16 日發(fā)表在《細(xì)胞報告》上，可能會為與恐懼相關(guān)的疾病(例如創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙 (PTSD) 或自閉癥、偏頭痛和纖維肌痛等過敏性疾病)帶來新的療法。

“我們發(fā)現(xiàn)的大腦通路就像一個中央警報系統(tǒng)，”資深作者、索爾克克萊頓基金會肽生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室助理教授 Sung Han 說。“我們很高興地發(fā)現(xiàn) CGRP 神經(jīng)元被所有五種感官(視覺、聽覺、味覺、嗅覺和觸覺)的負(fù)面感覺線索激活。識別新的威脅途徑為治療與恐懼相關(guān)的疾病提供了見解。”

大多數(shù)外部威脅都涉及多感官線索，例如野火的熱量、煙霧和氣味。先前的研究表明，不同的通路獨(dú)立地將聲音、視覺和觸覺威脅線索傳遞到多個大腦區(qū)域。整合所有這些線索的單一途徑將有利于生存，但沒有人發(fā)現(xiàn)過這樣的途徑。

先前的研究還表明，杏仁核會引發(fā)行為反應(yīng)并形成對環(huán)境和情緒刺激的恐懼記憶，它會接收來自它會從充滿與厭惡相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)、神經(jīng)肽 CGRP(降鈣素基因相關(guān)肽)的大腦區(qū)域接收大量輸入。

“基于這兩個研究池，我們提出 CGRP 神經(jīng)元，特別是在丘腦和腦干的亞區(qū)域中發(fā)現(xiàn)，將多感覺威脅信息傳遞給杏仁核，”共同第一作者，漢實(shí)驗(yàn)室的研究生 Shijia Liu 說.“這些電路既可以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)男袨榉磻?yīng)，又可以幫助形成對威脅線索的厭惡記憶。”

該團(tuán)隊進(jìn)行了幾次實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)他們的假設(shè)。他們使用單細(xì)胞鈣成像記錄了 CGRP 神經(jīng)元活動，同時向小鼠展示了多感官威脅線索，使研究人員能夠確定哪種感覺模式涉及哪些神經(jīng)元組。他們使用不同顏色的熒光蛋白確定了信號離開丘腦和腦干后的路徑。他們還進(jìn)行了行為測試來衡量記憶力和恐懼感。

總之，他們的研究結(jié)果表明，兩個不同的 CGRP 神經(jīng)元群——一個在丘腦，一個在腦干——投射到杏仁核的不重疊區(qū)域，形成兩個不同的回路。這兩個種群都通過與本地大腦網(wǎng)絡(luò)交流來編碼具有威脅性的景象、聲音、氣味、味道和觸覺。最后，他們發(fā)現(xiàn)這兩個回路都是形成厭惡記憶所必需的——那種告訴你“遠(yuǎn)離”的記憶。

“雖然在這項(xiàng)研究中使用了小鼠，但相同的大腦區(qū)域在人類中也大量表達(dá) CGRP，”先鋒基金發(fā)展主席持有人韓說。“這表明這里報告的電路也可能與威脅感知相關(guān)的精神疾病有關(guān)。”

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