恐惧记忆一旦形成,往往顽固难消——即使威胁早已远去,创伤后的焦虑仍可能持续数年。 荷兰拉德堡德大学唐德斯研究所的神经科学家Sjoerd Meijer团队在 Science Advances 发表的研究,首次在人类中证明:通过经颅超声刺激(TUS) 靶向杏仁核——大脑的情感中枢——可以显著减慢恐惧习得速度,更重要的是,加速恐惧消退(unlearning)。即使刺激设备在消退阶段已关闭,之前接受过超声刺激的参与者仍能更快地“摆脱”恐惧反应。这一非侵入性技术为治疗创伤后应激障碍(PTSD)、焦虑症等提供了全新的神经调控策略,可望与现有暴露疗法结合,提升治疗效果。
杏仁核:恐惧学习与消退的核心枢纽
杏仁核是一对杏仁状的深部脑结构,长期以来动物研究和脑成像研究显示其是恐惧情绪的中枢。然而,在人类中因果性验证杏仁核是否“必需”于恐惧学习与消退,此前缺乏直接证据——因为传统非侵入性神经调控技术(如经颅磁刺激TMS)难以精准靶向深部脑区。
经颅超声刺激(transcranial ultrasound stimulation, TUS) 是一种新兴技术:将高频(通常数百千赫兹)、不可听见的声波通过颅骨聚焦至特定脑区,通过机械力调节神经元活动,空间精度可达毫米级,且无需手术或药物。
实验设计:条件性恐惧范式与超声靶向
研究采用经典巴甫洛夫恐惧条件反射范式:
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刺激材料:向参与者展示不同蛇类图像,部分图像(条件刺激,CS⁺)偶尔伴随轻度电击(非条件刺激,US),另一部分图像(CS⁻)永不伴随电击;
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恐惧测量:通过皮肤电导反应(skin conductance response, SCR) 量化恐惧强度——恐惧时汗腺活动增强,皮肤导电性增加;
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超声干预:在CS⁺呈现的同时,对双侧杏仁核施加TUS(实验组);对照组或施加假刺激,或将超声聚焦于海马(非特异性对照)。
核心发现:减慢习得、加速消退
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恐惧习得减慢
杏仁核超声刺激组的参与者需要更多次配对才能学会将CS⁺与电击关联,即恐惧习得速度显著慢于对照组。这表明杏仁核的神经元活动被超声“调低”后,恐惧记忆的形成效率降低。 -
恐惧消退加速(关键发现)
当电击停止后(消退阶段),超声刺激组的参与者即使不再接受超声,其皮肤电导反应也更快下降——恐惧反应更快消退。
这意味着:在杏仁核活动被抑制期间形成的恐惧记忆,具有更低的“粘性”,即使后来不再抑制,也更易于修改或抑制。 -
杏仁核特异性
当超声聚焦于海马时,未观察到上述效应,证明该效果具有脑区特异性。
“这表明杏仁核不仅决定我们学习恐惧的速度,也决定我们能否轻易消除恐惧,”第一作者Sjoerd Meijer解释道,“在杏仁核完全活跃时形成的恐惧记忆,可能更抵抗改变——即使威胁早已过去。”
机制阐释:记忆的“情感标签”假说
研究团队提出:杏仁核在恐惧学习时赋予记忆一个“情感强度标签”。当杏仁核活动被超声暂时“静音”时,新形成的恐惧记忆标签较弱,导致记忆在后续更容易被新信息(安全信号)覆盖——这类似于“记忆更新”而非“记忆抹除”。参与者仍能认知性地回忆起哪些图像曾与电击配对,但生理恐惧反应提前消失,提示陈述性记忆与情绪记忆的分离。
临床意义:优化暴露疗法
当前治疗焦虑症与PTSD的暴露疗法(exposure therapy)要求患者反复安全地面对恐惧刺激,以建立新的“安全记忆”。然而,原有恐惧记忆常极其顽固,消退缓慢,导致疗效不佳或复发。
本研究提出的策略是:在暴露疗法期间,用超声同步抑制杏仁核活动,可能使恐惧记忆“脱敏”更快,每次治疗效率提升,疗程缩短。重要的是,TUS可在门诊或治疗室内由经过培训的治疗师操作,设备可佩戴(小型化),无需侵入性手术。
“这种方法可能成为焦虑症暴露疗法的有价值的补充,”Meijer表示,“当恐惧记忆被重新激活时,我们可刺激杏仁核,可能帮助更快地更新记忆。我们已在新的恐惧反应形成中验证了效果;下一步是研究它是否也能作用于修改已存在的恐惧记忆。”
安全性:非侵入、无痛、不可感知
TUS使用的声波频率远高于人类听觉上限(约20 kHz),与产科超声检查所用频率相近,无电离辐射,不引起疼痛或组织损伤。实验中,参与者无法感知超声何时开启,实现了“盲法”控制。长期安全性需更大样本研究确认,但目前证据表明其在单次短期暴露下是安全的。
未来方向
研究团队计划:
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检验TUS对已形成的、长期的恐惧记忆(模拟PTSD患者的创伤记忆)的消退效果;
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探索多疗程TUS+暴露疗法在临床患者中的疗效与安全性;
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优化超声参数(频率、脉冲模式、作用时间)以实现更精准的行为效应;
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结合脑电图(EEG)或功能性近红外光谱(fNIRS)实时反馈,实现闭环神经调控。
参考信息
Reference: “The human amygdala in threat learning and extinction” by Sjoerd Meijer, Eleonora Carpino, Benjamin R. Kop, Jesse Lam, Lycia D. de Voogd, Karin Roelofs, and Lennart Verhagen, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.aea8233