压力为何让危险预告失灵?一条脑回路提供线索
雄性小鼠研究发现,长期目睹同伴受挫后,危险线索引出的学习反应减弱。未定带到基底内侧杏仁核的TH阳性通路,为理解这种变化提供了关键线索。
听见提示音,真正令人紧张的往往是紧随其后的事。大脑如何把一个原本无关的声音,变成危险将至的预告?压力又会怎样扰乱这段学习?2022年8月26日发表于 Frontiers in Cellular Neuroscience 的研究,将目光投向雄性小鼠的未定带与杏仁核。研究发现,一群TH阳性细胞的活动随线索学习发生变化,而长期目睹同伴受挫的小鼠,这种活动和后续学习反应都出现减弱。连接两个脑区的通路,为串起压力、预期与记忆提供了具体入口。
ZI到BMA的TH阳性通路参与线索相关厌恶学习;在学习后段增强该通路活动,可提高情绪应激小鼠随后回忆时的线索诱发冻结。
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危险还没到,学习已经发生
提示音本身不一定值得害怕;当它反复与不愉快经历相伴,动物才逐渐建立联系。研究用线索引出的冻结反应观察这段学习:小鼠暂时减少活动,是常用的行为读数,但它并不等于研究者直接读出了动物的主观恐惧。
团队关注未定带,简称ZI。这里分布着表达酪氨酸羟化酶的TH阳性细胞。TH与儿茶酚胺合成相关,为识别研究对象提供标记;具体是哪种递质和受体承担行为效应,仍需要后续厘清。这个身份线索,尚不能替代对递质作用的直接检验。
来源:Zhang L et al. · Frontiers in cellular neuroscience · CC BY
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临近结果的一段时间,格外重要
在尚未建立联系时,声音没有引出明显的钙信号变化。随着配对推进,线索后半段的平均信号和峰值在第三次配对时高于第一次。平均信号在整个线索阶段也有增加,但峰值的整段比较并未达到显著;不同读数描绘的是相互补充的侧面。
当研究者在学习时降低这群细胞的活动,小鼠随后听到线索时的冻结减少。进一步比较不同时间段,在线索后段降低活动,比在线索前段降低活动带来更弱的后续反应。这让“何时参与”成为理解回路功能的重要线索,而不只是问某个脑区是否参与。
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通向杏仁核的一条联系
未定带并非孤立工作。研究发现,ZI TH阳性细胞的轴突到达基底内侧杏仁核,简称BMA。杏仁核包含多个功能不同的区域,这次落点具体指向BMA,给回路问题划出了更清楚的解剖范围。
在线索学习后段降低这条输出的末梢活动,第三次配对时以及随后回忆时的冻结均减少。细胞群的活动线索、投射的解剖联系与输出端的行为作用,由此逐步相接。这些结果支持该输出参与学习,但仍未确定BMA内具体哪些接收细胞承担了作用。
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更焦虑,却没有形成更强的危险记忆
接着,研究转向长期目睹同伴受挫的小鼠。这些动物不直接承受同伴遭遇的身体攻击,却在开放场和高架十字迷宫中表现出更多焦虑样特征。相应的总行走距离或平均速度比较没有显著变化,行为差别并非伴随着这些运动指标的普遍降低。
有意思的是,焦虑样表现增强并没有伴随更强的线索学习。应激组在配对和回忆阶段的冻结都更少,部分学习时段的ZI TH阳性钙信号也更弱。回忆阶段,两组的钙信号则未见显著差异。学习时的活动变化与后来行为之间,因而不是一个简单、处处同向的对应关系。
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增强输出,随后回忆反应提高
如果这条输出参与了变化,增强它的活动会怎样?在线索学习后段增强ZI到BMA的TH阳性输出后,应激小鼠在随后回忆时出现了更多线索诱发冻结。这给出了干预层面的证据:这条通路的活动能够改变模型中的后续学习表现。
改善最清楚地体现在随后的回忆阶段;学习阶段第三次配对的组间差异未达显著。研究也没有据此证明焦虑样状态被治愈,或所有学习能力都恢复。它指向的是一个明确的行为环节:压力背景下,线索与后果的联系仍可受到这条输出的调节。
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压力改变的,也许是预告与后果之间的连接
这项工作提醒我们,焦虑样表现增强与厌恶学习减弱可以同时出现。压力带来的变化,需要放在线索、时间与回路的具体关系中理解,不能仅用“更胆小”概括。研究尚未区分究竟是焦虑样状态、应激相关消耗,还是其他因素推动了学习差异。
从ZI细胞的活动,到BMA输出的行为作用,研究为这种复杂关系增加了一条可追问的神经线索。结果来自雄性小鼠和特定线索任务;递质、接收细胞以及能否推广到雌性动物,都是后续值得展开的问题,也为进一步理解压力如何改变学习留下了空间。