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勇往直前,還是焦慮地畏縮不前?


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近日,美國加州大學舊金山分校(UCSF)的一項研究發現,在焦慮對行為的影響中,大腦中一組特定的神經細胞發揮著重要作用。研究人員發現,關閉小鼠大腦前部的一小簇神經元信號可以起到“鎮靜劑”的作用,降低由海馬體信號驅動的焦慮行為的可能性。該研究于近日已發表在《Neuron》上,由UCSF精神病學助理教授、Weill神經科學研究所研究員Vikaas Sohal博士領導。


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在該研究中,研究人員發現,當小鼠前額葉皮層中被稱為“VIP中間神經元”的細胞被激活時,小鼠冒險進入高架迷宮的裸露部分(通常情況下小鼠會對此感到非常害怕)的可能性降低。


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Vikaas Sohal


VIP中間神經元(Vasoactive Intestinal Peptide,因其能產生一種名為血管活性腸肽的蛋白質而得名)可以關閉通常情況下會抑制其他神經元活動的信號,這是大腦回路的一種雙重否定機制。這些細胞只占大腦神經元的一小部分,但它們可能在改變大腦不同區域神經元網絡內部和之間的信號傳輸方式方面發揮重要作用,最終導致行為的改變。


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前額葉皮層是從小鼠到人類的所有哺乳動物大腦中的主要決策結構。它負責接收、整合和處理來自多個大腦區域中的輸入。在這項新研究中,研究人員發現,前額葉皮層的VIP中間神經元是對于確定何時使用哪些信號做出決定非常重要。

在焦慮的情況下,大腦中的海馬體起到重要作用。研究人員發現,減少海馬體特定區域的活動能夠減輕小鼠的焦慮。

Sohal說:“我們認為,VIP中間神經元是海馬體向前額皮質傳遞用于決策制定情緒信息的‘看門人’。”


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VIP中間神經元(紅色)散布在其他前額神經元(藍綠色)中,讓小鼠的焦慮影響他們對未知領域的探索。當研究人員關閉這些神經元時,它們變得更加大膽。


在野外,關于逃離還是探索開放空間的決定通常會影響小鼠是否會被捕食者捕獲。對小鼠來說,焦慮和逃避通常是一種很好的生存策略,但是對人類來說,長期焦慮會成為一種使人衰弱的病癥。在美國大約有7%的人受焦慮的困擾。如果沒有及時確診并治療,焦慮癥狀會導致人際關系破裂、職業發展受阻、酗酒和其他導致生命衰退的后果。

雖然這項發現并不能立即提出新的治療策略,但Sohal說,許多研究都有很好的證據表明,小鼠遭遇開放空間時的逃避行為可以很好地模擬人類的焦慮反應,而且從研究小鼠神經元網絡中的信號傳遞可以使我們了解到更多。對引發焦慮的刺激源反應(如心跳加快和激素變化)在小鼠和人類中是類似的,用于治療人類焦慮的藥物也能減少小鼠的逃避行為。

在UCSF的這項新研究中,研究團隊使用了光遺傳學的技術,用一種激光活化的蛋白質激活或抑制細胞活動。研究人員利用這項技術,在特定的時間切斷VIP間神經元傳遞的電信號,以觀察對行為的影響。

通過確定VIP神經元何時正常活躍并影響行為,研究人員能夠確切地確定何時關閉VIP中間神經元以減少與焦慮相關的逃避行為。行為反應要求關閉VIP中間神經元的輕微刺激不能是連續的,而應該在小鼠在迷宮中臨近做出決策的時候發生,VIP中間神經元通常在此時發送信號,并放大來自海馬體的逃避信號。

Sohal說:“在這項研究中,我們確定了這種特殊神經元如何從基礎上調節前額葉皮層接收來自海馬體輸入的強度。現在我們想要知道VIP中間神經元如何影響大腦中其他結構之間的交流。鑒于迄今為止的研究結果,研究如何使用電刺激來治療腦部疾病的科學家可能需要考慮時間和環境因素,而不是簡單地連續施加刺激。”

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