生物行移动版

主页 > 神经科学 > 学习与记忆

恐惧记忆的神经环路机制:杏仁核夹层神经元

动物具有一套检测和抵御环境威胁的生物系统:通过联想学习机制,预测威胁的刺激动员防御反应来减轻伤害。当与威胁相关的刺激变得无害时,这些反应会通过消散过程进行适应。有效的记忆消散能够削弱威胁或危险刺激引起的过渡的不良反应。

Intercalated neurons(ITC)是一类在基底外侧杏仁核 (BLA) 周围的抑制性神经元,可通过电生理和分子学特点同周围的神经元区分开,就像随时待命的刹车系统抑制BLA神经元活性。

恐惧记忆的神经环路机制:杏仁核夹层神经元

2021年5月26日美国国立卫生研究院国家酒精滥用和酒精成瘾研究所Andrew Holmes揭示了杏仁核存在一类特殊的神经元群:夹层神经元,在恐惧消散记忆的获得和提取过程中发挥截然相反的作用。

恐惧记忆的神经环路机制:杏仁核夹层神经元

dm-ITC和vm-ITC的解剖学示意图

研究人员通过深部脑区microscope多色钙成像技术实现同一时间对BLA脑区附近背侧的ITC(dm-ITC)和腹侧(vm-ITC)的钙离子活动的变化。

结果发现在足底电击刺激下dm-ITC反应更为强烈,而在声音刺激的早期阶段vm-ITC神经元变化更加强烈,后期阶段这两种类型神经元并没有什么差异(能够在深部脑区,这么小的核团做到双色钙成像记录,小编膜拜了!)。

恐惧记忆的神经环路机制:杏仁核夹层神经元

他们进一步记录在恐惧记忆训练中不同阶段过程dm-ITC和vm-ITC的钙离子活动变化,发现上述过程中在dm-ITC响应的神经元比例约为42.4%,在这些响应的神经元约75%与恐惧记忆密切相关,称为fear 神经元,;只有不到15%的神经元与消散有关。

另一方面,vm-ITC神经元响应的比例仅为24.5%,其中大部分(74%)与消散有关,只有不到5%是fear 神经元。这就表明dm-ITC和vm-ITC调控恐惧记忆的不同阶段。

通过化学遗传学的方式抑制vm-ITC神经元损害了消散记忆过程中记忆的形成,小鼠表现出更高程度的恐惧。此外,抑制vm-ITC神经元也阻碍了消散记忆的提取过程。而在激活vm-ITC神经元降低在记忆消散过程中的僵直反应。

激活dm-ITC神经元促进小鼠在记忆提取过程中的恐惧反应,抑制该类型神经元后降低恐惧反应。这些结果表明操纵神经元活性后,dm-ITC神经元确实与恐惧反应相关,vm-ITC神经元则主要与消散记忆过程相关。

其实更有意思的是,尽管dm-ITC和vm-ITC的功能不同,但是它们在解剖上却是形影不离,难舍难分的。通过在上述两个核团注射顺行示踪病毒发现这两个核团互相投射到对方大量的连接,形成局部微环路。

恐惧记忆的神经环路机制:杏仁核夹层神经元

以往研究表明前额叶皮层的边缘前皮层 (PL)主要与恐惧反应有关,而边缘下皮层(IL)主要与记忆的消散过程有关。

向PL和IL注射逆行示踪病毒后在BLA脑区观察到逆行投射,在分别光激活dm-ITC和vm-ITC后发现dm-ITC与BLA→IL神经环路的突触连接功能比vm-ITC与BLA→PL神经环路的突触连接功能更强一些。

总的来说,本文揭示了dm-ITC和vm-ITC能够形成相互抑制的局部网络,实现精准调控BLA输出的神经环路(BLA→IL和BLA→PL),作为防御状态转换的神经环路基础。

在恐惧记忆提取过程中dm-ITC和vm-ITC的相互作用可转换为在记忆消散过程中vm-ITC对dm-ITC的抑制作用。

(责任编辑:glia)