恐惧记忆还在成形时,外周阻滞牵动脑内回路
雄性小鼠研究发现,学习后不久的星状神经节阻滞减弱后续声音引出的冻结反应,蓝斑—杏仁核活动和局部去甲肾上腺素信号也随之改变。
一个原本普通的声音,经历过与危险的配对后,也能让小鼠停住脚步。这样的联系怎样从刚发生的经历,变成第二天仍会出现的防御反应?发表于 Translational Psychiatry 的研究,在学习后的不同时间阻滞外周星状神经节,发现后续声音引出的冻结反应随时机而变化。更引人注意的是,变化还出现在脑内:蓝斑与杏仁核的活动降低,当地去甲肾上腺素信号也减弱。外周的一次调节,由此接上了恐惧记忆形成中的神经网络。
学习后立即或半小时的星状神经节阻滞减弱后续冻结,较晚干预没有同样效果;提高蓝斑—杏仁核活动或调节杏仁核去甲肾上腺素,又能增强相关反应。
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普通声音,获得了新的意义
研究让雄性小鼠经历声音与足部刺激的配对。第二天在另一处环境中,只播放声音,小鼠便会出现冻结,也就是除呼吸之外暂时停止运动。过去经历赋予了声音新的意义,而冻结时间提供了观察这段联系的行为窗口。
星状神经节位于外周交感网络中,与头颈、上肢等区域的交感调节相关。这篇工作将局部阻滞放在学习之后,考察它能否影响随后对声音的反应,并继续追踪与变化相关的脑内活动。问题从外周开始,逐步走向记忆网络。
学习后不久,是变化更明显的窗口
学习后半小时进行阻滞,小鼠在次日测试时冻结更少。单独麻醉、或麻醉加盐水注射,没有产生同样改变;旷场中的移动总距离也没有显著差异。声音引出的反应减弱,发生在所测自主运动相近的背景下。
进一步比较时机,学习后立即干预也有作用,六小时或二十四小时后则没有显著差异。这种时间依赖符合记忆在早期逐渐稳定的过程:刚经历的联系还在成形,外周调节在这个阶段更容易影响后续表现。
来源:Wang Z et al. · Translational psychiatry · CC BY-NC-ND
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顺着外周网络,找到蓝斑
从星状神经节开始的跨突触逆向追踪,在蓝斑(LC)找到标记细胞,其中一部分同时带有去甲肾上腺素相关标记。追踪结果把外周交感节点与脑干网络联系起来,提示两处能够通过神经网络相接。
蓝斑向多个脑区发送去甲肾上腺素相关信号,参与觉醒、压力及行为状态调节。研究接着问,阻滞外周节点之后,这个脑内信号来源会怎样响应已经学会的声音?外周与脑内的关系,因此从结构联系走向动态活动。
来源:Wang Z et al. · Translational psychiatry · CC BY-NC-ND
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声音再次响起,蓝斑与杏仁核响应变弱
阻滞组蓝斑去甲肾上腺素细胞的 c-Fos 活动标记较少,测试中声音引出的群体钙响应也较低。相同线索进入脑内之后,细胞群的响应强度发生了变化。两类观察从不同时间尺度,给出了相近方向的结果。
基底外侧杏仁核(BLA)是蓝斑的一处下游区域,也参与情绪线索与记忆的加工。阻滞后,BLA 兴奋性细胞的活动标记减少;与学习经历相关、被标记出来的细胞,在离体记录中自发放电频率也较低。变化由信号来源延伸到了记忆相关区域。
来源:Wang Z et al. · Translational psychiatry · CC BY-NC-ND
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杏仁核周围,去甲肾上腺素信号减弱
研究还观察了 BLA 中的去甲肾上腺素相关荧光信号。测试声音出现后,两组都有响应,阻滞组的平均信号变化却较小。这让细胞活动与递质动态相互呼应:蓝斑响应变弱的同时,下游区域检测到的信号也减弱。
去甲肾上腺素能够改变局部神经元与突触对信息的响应。这里观察到的动态变化,为外周阻滞、脑内活动和冻结行为之间增加了一层化学线索,也促使研究继续检验:把相关信号提高,行为是否会跟着变化?
来源:Wang Z et al. · Translational psychiatry · CC BY-NC-ND
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回忆时提高活动,声音反应又增强
在阻滞小鼠回忆测试时,提高投向 BLA 的蓝斑相关细胞活动,冻结比例增加;直接在 BLA 激活来自蓝斑的末梢,也有相同方向的变化。声音引出的防御反应,仍会受到测试时这条联系活动状态的影响。
学习后另做局部药理调节,也得到对应结果:压低蓝斑活动或阻断 BLA 的 β 肾上腺素受体,后续冻结减少;提高蓝斑活动或在 BLA 补充去甲肾上腺素,则增强阻滞组的相关表现。细胞、末梢与递质层面的结果,在不同干预窗口中相互呼应。
来源:Wang Z et al. · Translational psychiatry · CC BY-NC-ND
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从外周调节,看到记忆网络的时间性
这项雄性小鼠研究把学习后的外周阻滞,与蓝斑—杏仁核活动、去甲肾上腺素动态及线索冻结联系起来。早期阻滞的时间依赖提示记忆稳定过程受到影响,而回忆期的回路激活又显示,当下的网络状态能够改变行为表达。
一段经历成为后来的反应,需要不同阶段的活动共同参与。研究带来的新视角,是外周交感调节也能进入这个过程。它为理解条件性恐惧提供了回路线索,临床创伤后症状中更复杂的记忆与情绪变化,仍需在相应研究中继续追踪。