当前位置: 主页 > 疾病诊疗 > 精神与行为障碍 > 抑郁症

清华大学刘清华团队揭示“毛骨悚然”的神经环路机制

2022-08-29 03:34 清华大学刘清华团队 清华大学 阅读 0
核心摘要: 清华大学刘清华团队揭示了PBel-PSTh神经环路调控先天性恐惧引起低温症状的机制,这一发现为理解恐惧和低温症状的神经机制提供了新的见解。

哺乳动物可通过暂时上调或下调体温适应环境变化,以应对特定的环境和生理挑战。例如,在冬眠状态下,小鼠保持低温以降低能量消耗。

恐惧、愤怒等情绪也能急剧引起体温变化。习得性恐惧会导致核心体温升高,同时伴随尾巴和脚掌皮肤温度降低。

在先天性恐惧场景中,大鼠看到雪貂或闻到狐狸尿液气味后体温升高。但在缺氧、慢性应激状态下,机体反而出现体温过低

2MT(2-甲基-2-噻唑啉)是一种强效的狐狸气味类似物(TMT,即2,4,5-三甲基-3-噻唑啉),能够诱导小鼠强烈的恐惧行为反应。

瞬时受体电位通道TRPA1是2MT和TMT的化学感受器,表达Trpa1的三叉神经节(TG)神经元在2MT诱导的先天性恐惧中发挥关键作用。

2021年5月11日,清华大学生命科学学院刘清华教授和日本筑波大学Katsuyasu Sakurai联合研究团队在《自然·通讯》(Nature Communications)杂志上发表文章,揭示了外侧臂旁亚核调控先天性恐惧引起的低温症状。

研究人员发现,野生型小鼠嗅到天敌气味2MT后,皮肤温度和核心体温均出现不同程度的降低,但尾巴温度升高;而在Trpa1敲除小鼠中,嗅到2MT后机体各部位体温几乎无变化,表明先天性恐惧引起的小鼠体温过低依赖于TRPA1受体。

通过免疫荧光实验发现,野生型小鼠嗅到2MT后,丘脑底核后部(PSTh)、外侧臂旁亚核(PBel)和孤束核(NTS)等脑区的神经元大量激活,而Trpa1敲除小鼠中这些脑区的神经元激活减少,表明这些脑区参与了先天性恐惧引起的体温过低。

逆行示踪病毒揭示NTS脑区的上游脑区

研究人员向NTS脑区注射逆行示踪病毒后发现,在PSTh、PBel、杏仁核、下丘脑室旁核等脑区存在逆行投射,其中PSTh表现出两个“最”:投射数量最多的神经元、投射的神经元与先天性恐惧激活的神经元重合比例最高。基于此,后续主要研究了PSTh-NTS神经环路。

抑制PSTh脑区兴奋性神经元后能够明显阻断2MT引起的体温过低

进一步实验发现,PSTh脑区被2MT激活的神经元主要是兴奋性神经元(占87%),利用化学遗传学慢性抑制该类型神经元后能够明显阻断2MT引起的体温过低。此外,光激活PSTh-NTS神经环路能引起小鼠体温过低,而特异性抑制该神经环路也能阻断2MT引起的体温过低。

光激活PSTh-NTS神经环路后能够引起小鼠出现体温过低

为进一步明确PSTh的上游脑区,通过注射逆行示踪病毒发现PBel脑区是投射数量最多、且投射神经元与先天性恐惧激活神经元重合比例最高的脑区。

利用捕获激活神经元群(CANE)技术标记了2MT激活的PBel脑区神经元,通过病毒载体重新激活这些标记的神经元后,能够降低小鼠的皮肤和核心体温

激活PBel-PSTh神经环路后也能引起小鼠低体温症状抑制该神经环路后同样能够阻断2MT引起的体温过低

总的来说,本研究通过光遗传学和化学遗传学技术,揭示了PBel-PSTh神经环路调控先天性恐惧引起低温症状的机制。

    发表评论