紧张还是探索?两条杏仁核通路的默契配合
雄性小鼠研究揭示,杏仁核通向终纹床核的两组连接作用相反,并通过局部抑制网络与环境线索共同调节焦虑样行为。
面对陌生空间,动物需要在小心避险与向前探索之间拿捏分寸。大脑怎样让警觉跟着情境变化,而不是一直紧绷?2024年4月24日发表于 Nature Communications 的研究,把目光投向基底外侧杏仁核(BLA)与终纹床核(BNST)之间的密集连接。在雄性小鼠中,看似相邻的两条线路带来相反的行为变化;它们还在出发点和目的地彼此影响,让焦虑样反应有了随环境调整的可能。
前部BLA主要连接adBNST,激活这条通路促进探索;后部外侧BLA主要连接ovBNST,通过抑制adBNST增加回避。两条通路对开放与封闭空间的转换呈相反响应。
阅读目录 · 8个部分
相邻的出发点,通向不同的站点
BNST背侧包含前背侧区adBNST和卵圆区ovBNST。前部BLA细胞的轴突几乎集中在adBNST;后部BLA则在ovBNST分布更密,同时也有一些连接到adBNST。大范围的一束投射,原来藏着不同的走向。
沿着接收区域向上追踪,投向adBNST的细胞分布在前后部BLA,投向ovBNST的细胞则主要位于后部。研究由此得到一张更细的连接地图,为理解相反的功能提供了解剖线索。
来源:Han RW et al. · Nature communications · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
都是兴奋性输入,结果却一升一降
激活前部BLA输入,adBNST细胞放电增加。激活后部BLA输入,ovBNST细胞更活跃,adBNST细胞的放电却下降。两组输入都以谷氨酸传递兴奋信号,接收网络的整体响应却不同。
活体记录也呈现相同方向:增强前部投射细胞活动,adBNST钙信号上升;增强后部投射细胞活动,相应信号下降。从连接到群体活动,差异进一步浮现。
来源:Han RW et al. · Nature communications · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
一个中继站,让兴奋输入变成刹车
关键在于ovBNST到adBNST的抑制连接。后部BLA输入带来的抑制电流,相对于兴奋电流更强;其中,招募ovBNST产生的抑制,比只招募adBNST局部网络更明显。
只激活后部BLA在adBNST中的末梢,adBNST放电会上升;转而激活ovBNST中的末梢,放电则下降。同一个上游区域的输入,经由不同接收区域,可以产生相反的净效应。
来源:Han RW et al. · Nature communications · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
多向外走一步,还是更愿意躲开?
线路差异也体现在行为中。激活前部BLA至背侧BNST投射,小鼠在开放场中央停留更久,也更多进入高架十字迷宫的开放臂;激活后部投射,这些探索指标向相反方向变化。对应的通路抑制呈现相反作用。
两种激活都没有显著改变开放场的总行走距离。研究观察到的变化,更集中在对开放区域的接近与回避,而不是整体运动量的升降。局部阻断BNST的谷氨酸受体后,两条投射的行为调节作用都消失,支持它们在这一接收区域的直接输入参与调节。
来源:Han RW et al. · Nature communications · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
作用方向,还要看终点在哪里
后部BLA自身也并非一个功能一致的整体。偏内侧的细胞主要投向adBNST,偏外侧的细胞主要投向ovBNST;分别激活这两组连接,前者促进开放区域探索,后者增加回避。
因此,后部BLA至背侧BNST的整体激活,与它的单一支路激活,可以给出不同结果。细胞从哪里出发、在哪里落脚,以及当地如何处理输入,共同构成行为调节的线索。
来源:Han RW et al. · Nature communications · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
迈进开放臂,两条线路走向不同方向
小鼠从迷宫封闭臂进入开放臂时,前部BLA至adBNST末梢活动下降,后部外侧BLA至ovBNST末梢活动上升。回到封闭臂时,两组信号各自反转。环境转换时刻,相反方向的群体响应随之出现。
与开放、封闭空间转换对应的相反响应,把情境与回路活动联系起来,也让前面的行为干预有了自然探索中的参照。另一组记录同时观察接收区域活动与行为:增强前部连接时,adBNST活动与探索一起增加;增强后部外侧连接时,adBNST活动下降,回避增加。
来源:Han RW et al. · Nature communications · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
线路之间,也通过局部细胞相互牵制
在杏仁核内部,激活前部这组投射细胞,会压低后部外侧投射细胞的放电;反向激活也有抑制效果。局部抑制性细胞被招募,阻断GABA信号后,这种相互压低的作用消失。
两组细胞还接受来源不同的上游连接,听觉区、岛叶、腹侧海马和内嗅区域等输入的占比存在差异。不同信息入口与局部相互抑制,为相反响应提供了可能的组织基础。
来源:Han RW et al. · Nature communications · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
焦虑的刻度,来自多处连接的配合
这项研究把“促进探索”和“增加回避”两种作用放进了同一张回路图:出发点的局部抑制、终点的前馈抑制,以及不同的上游信息,可能共同参与情境调节。作者据此提出协调模型,解释两组功能相反的通路怎样配合。
证据来自雄性小鼠的细胞活动和探索行为。不同BNST细胞类型怎样分工、雌性是否具有相同规律,仍有待揭示。面对变化的环境,警觉并非只靠某个脑区开大或关小;细分连接之间的配合,让我们看见了更丰富的调节层次。
来源:Han RW et al. · Nature communications · CC BY
查看原图与英文图注 ↗