跳至内容

声音已经停下,恐惧记忆如何跨过时间空隙?

eLife · 2021-11-15

Table of contents

No titles in the blog post

eLife · 研究前沿

声音已经停下,恐惧记忆如何跨过时间空隙?

声音与不愉快事件隔着一段空白,小鼠仍能建立联系。研究发现,内嗅皮层到杏仁核的CCK信号参与这类学习,也影响声音响应的持久增强。

原论文图3J局部:投向LA的EC细胞荧光视野

先听到声音,过一会儿才遇到不愉快的事。下一次声音响起时,大脑怎样知道后面可能发生什么?两件事之间的空白,让记忆多了一道跨越时间的难题。2021年11月15日发表于 eLife 的研究,在小鼠中找到了来自内嗅皮层EC的一条线索:带有胆囊收缩素CCK信号的细胞投向杏仁核外侧核LA,既参与跨时间的恐惧学习,也影响LA声音响应的可塑性。一种神经肽,由此连接起时间间隙、感觉信号和后来的防御反应。

关键发现

缺少CCK的小鼠痕迹恐惧学习减弱,LA听觉诱发响应也难以出现持久增强。来自EC的CCK阳性投射参与这种可塑性,学习期间抑制这条投射可降低随后对声音的冻结反应。

阅读目录 · 6个部分

声音停下之后,关联还需要继续

恐惧学习让原本中性的线索获得预示危险的意义。当声音结束与不愉快事件之间存在间隔时,这种学习称为痕迹恐惧条件化。它与声音持续到事件发生的延迟条件化不同,需要跨越一段没有声音的时间。研究以冻结行为作为学习后的读出:小鼠听到声音时减少移动,意味着线索获得了不同于训练前的行为意义。声音出现前的活动则提供另一种参照,让声音相关反应与一般状态变化能够分开观察。

研究比较两种长短不同的间隔后发现,缺少CCK的小鼠,训练后听到声音时的冻结反应都弱于正常小鼠。不过冻结并未消失。两类动物仍有学习后的行为变化,CCK缺失改变的是这项关联学习的表现,而非让一切防御反应归零。

原论文图 1跨时间学习中的行为差别
跨时间学习中的行为差别
图1显示两种痕迹条件化后的声音相关冻结减弱;较长间隔条件中,缺失组声音前冻结反而更高。
来源:Feng H et al. · eLife · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

声音能传进来,持久增强却遇到困难

行为差别会不会只是听不见声音,或者无法冻结?相关比较显示,缺失小鼠的听力并未更差,声音诱发的先天冻结也没有显著减弱。这让问题转向了声音与后续事件怎样建立联系。

在LA中,两组都能记录到声音诱发响应。但在促进可塑性的条件下,正常组响应斜率出现持久增强,CCK缺失组未见显著增强。给予CCK受体相关激动剂后,缺失小鼠的后续声音相关冻结高于载体对照,为CCK信号参与学习增加了一条支持。

原论文图 2LA响应可塑性与行为改善
LA响应可塑性与行为改善
图2展示CCK缺失时听觉响应长时程增强受损,以及受体激动剂处理后的行为改善。
来源:Feng H et al. · eLife · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

内嗅皮层,为杏仁核带来一条CCK输入

沿着进入LA的连接向上寻找,研究观察到来自听觉皮层、丘脑与EC等区域的输入。在CCK相关标记中,EC出现了清晰的LA投射细胞,其中多数带有兴奋性细胞标记。CCK在这里作为神经肽线索,并不等同于抑制性细胞身份。

两种颜色标记的对照还显示,EC到LA的标记投射中,CCK阳性成分较强。与此同时,听觉皮层也存在CCK相关输入,研究保留了其他来源共同参与的可能性,EC并非已经确定的唯一来源。

原论文图 3进入LA的连接及细胞标记
进入LA的连接及细胞标记
图3显示LA上游连接,以及EC中CCK相关投射细胞与兴奋性、抑制性标记的重叠。
来源:Feng H et al. · eLife · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

学习受到影响,而非冻结本身普遍升高

在学习期间降低EC整体活动,或降低其中CCK阳性群体活动,都会使后续听到声音时的冻结弱于相应对照。声音前的冻结没有显著组间差异,训练前的基线也相近。这些比较使行为结果更集中地指向声音关联学习。

这一层证据针对EC细胞群,仍可能涉及它们投向其他区域的连接。要更靠近EC与LA之间的联系,研究随后将观察转向投射末梢及LA声音响应,尝试把区域活动、局部可塑性与学习串到一起。

原论文图 4EC活动与学习表现
EC活动与学习表现
图4中,EC整体或CCK阳性群体受抑制后,训练后声音相关冻结降低,声音前和训练前比较未达显著。
来源:Feng H et al. · eLife · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

CCK参与可塑性,但增强响应还不是完整记忆

在相关配对条件下,增强EC中CCK阳性投射末梢的活动,可让LA听觉诱发响应的斜率出现持久增强;同批视觉诱发响应的斜率未见显著增强。降低EC中的Cck表达后,这种听觉响应增强受到阻碍,提示CCK在该可塑性过程中的作用。

神经响应变强,为学习提供了可塑性线索,却还没有独立重建一段恐惧记忆。动物怎样在空白期间保留声音信息,哪些输入协同完成关联,以及其他共释放信号如何参与,仍有待进一步拆解。

原论文图 6听觉与视觉响应的不同变化
听觉与视觉响应的不同变化
图6中,相关配对后听觉诱发响应斜率增加,视觉响应及对照组听觉响应未见显著增强。
来源:Feng H et al. · eLife · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

这条输入的参与,带着时间条件

更直接的比较发生在学习阶段:抑制进入LA的EC中CCK阳性投射后,长间隔痕迹学习的声音相关冻结降低;当声音持续至不愉快事件发生、两者不再留有空白时,同样比较未见显著减弱。短间隔痕迹学习的补充结果也支持这条投射的参与。

这项小鼠研究因此让CCK与跨时间关联的联系更加具体:它参与声音响应的可塑性,也参与特定学习条件下的记忆形成。EC如何与海马、前额叶等区域共同工作仍未完全清楚;对于人类恐惧相关障碍的治疗意义,也需要独立的后续证据。

原论文图 8痕迹与延迟学习的比较
痕迹与延迟学习的比较
图8显示学习期投射抑制后,长间隔痕迹条件的后续声音冻结降低;延迟条件下未见显著降低。
来源:Feng H et al. · eLife · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

论文信息

Feng H, Su J, Fang W, Chen X, He J.
The entorhinal cortex modulates trace fear memory formation and neuroplasticity in the mouse lateral amygdala via cholecystokinin
eLife · 2021-11-15
DOI: 10.7554/elife.69333