Nature子刊:长期恐惧记忆消散的神经环路机制
严重创伤事件会在大脑中产生持久性、负性记忆,随后可能产生长期恐惧和与应激相关的疾病状态,比如创伤后应激障碍(PTSD)。在普通人群中PTSD的患病率为7%,但是在遭受严重创伤应激后这一患病率高达28%左右。
难以控制且令人沮丧的侵入式记忆的表达是创伤后应激障碍(PTSD)的主要特征。试图抑制或避免创伤记忆的尝试有时反常会增加侵入性回忆的表达。
治疗PTSD最为有效的方法为暴露疗法。科学家们通过利用啮齿类动物的恐惧记忆消散模型研究暴露疗法,发现了恐惧记忆消散的关键神经环路机制。
2021年5月17日洛桑联邦理工学院生命科学学院Johannes Gräff研究团队在Nature Neuroscience杂志上发表文章揭示了调控远期恐惧记忆消散的神经环路机制:IL→NRe→BLA。
前额叶皮层的边缘下区(IL)和基底外侧杏仁核(BLA)是条件性恐惧记忆消散的关键脑区。研究人员在BLA区域注射逆行示踪病毒AAV2r-CAG::Tom后分别进行近期恐惧记忆(1天)和远期恐惧记忆(30天)的消散训练。
近期恐惧记忆消散实验激活的神经环路
在近期恐惧记忆消散实验中,IL投射到BLA的神经元大量激活,而在丘脑中央核(NRe)投射到BLA和IL投射到NRe的神经元并未出现大量激活。
远期恐惧记忆消散实验激活的神经环路
在长期恐惧记忆消散实验中,尽管IL投射到BLA的神经元并未大量激活,但是NRe这个脑区做了一个很好的“桥梁”作用,IL投射到NRe和NRe投射到BLA的神经元大量激活,这就表明IL→NRe→BLA 神经环路介导远期恐惧记忆消散。
光纤钙成像系统记录不同阶段的恐惧记忆反应
NRe在远期恐惧记忆的巩固过程中发挥重要作用。通过向NRe脑区注射能够在兴奋性神经元表达的钙离子指示剂AAV1-CamKII::GCaMP6f后,发现在记忆提取戒断和消散戒断NRe脑区神经元钙离子变化出现在僵直反应之前,提前时间约为500毫秒,持续时间为200毫秒;但是在正常小鼠中并不会出现这种变化。表明NRe脑区确实和恐惧反应相关。
他们通过在NRe脑区注射化学抑制性遗传病毒AVV8-hSyn::hM4Di-mCherry后增强小鼠的远期恐惧记忆的表达过程。激活该脑区神经元后能够降低在消散训练期间恐惧记忆的表达。这就说明NRe脑区双向调控长期恐惧记忆的消散过程。
通过闭环光激活NRe→BLA神经环路后在远期恐惧记忆消散过程中能够降低小鼠的恐惧记忆表达。谷氨酸诱发的突触可塑性变化一般由AMPA和NMDA受体介导的。
研究人员发现在远期恐惧记忆消散过程中AMPA/NMDA的比值明显增加,而激活上述神经环路后能够抑制这种比值的增加。这就表明远期恐惧记忆的消散特异性增强NRe→BLA的突触输入。
总的来说,本文发现尽管IL→BLA神经环路并不是直接参与调控远期恐惧记忆的消散,但是通过“中间人”NRe间接的参与上述消散过程。
【参考文献】