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勇往直前,还是焦虑地畏缩不前?


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近日,美国加州大学旧金山分校(UCSF)的一项研究发现,在焦虑对行为的影响中,大脑中一组特定的神经细胞发挥着重要作用。研究人员发现,关闭小鼠大脑前部的一小簇神经元信号可以起到“镇静剂”的作用,降低由海马体信号驱动的焦虑行为的可能性。该研究于近日已发表在《Neuron》上,由UCSF精神病学助理教授、Weill神经科学研究所研究员Vikaas Sohal博士领导。


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在该研究中,研究人员发现,当小鼠前额叶皮层中被称为“VIP中间神经元”的细胞被激活时,小鼠冒险进入高架迷宫的裸露部分(通常情况下小鼠会对此感到非:ε拢┑目赡苄越档。


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Vikaas Sohal


VIP中间神经元(Vasoactive Intestinal Peptide,因其能产生一种名为血管活性肠肽的蛋白质而得名)可以关闭通常情况下会抑制其他神经元活动的信号,这是大脑回路的一种双重否定机制。这些细胞只占大脑神经元的一小部分,但它们可能在改变大脑不同区域神经元网络内部和之间的信号传输方式方面发挥重要作用,最终导致行为的改变。


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前额叶皮层是从小鼠到人类的所有哺乳动物大脑中的主要决策结构。它负责接收、整合和处理来自多个大脑区域中的输入。在这项新研究中,研究人员发现,前额叶皮层的VIP中间神经元是对于确定何时使用哪些信号做出决定非常重要。

在焦虑的情况下,大脑中的海马体起到重要作用。研究人员发现,减少海马体特定区域的活动能够减轻小鼠的焦虑。

Sohal说:“我们认为,VIP中间神经元是海马体向前额皮质传递用于决策制定情绪信息的‘看门人’。”


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VIP中间神经元(红色)散布在其他前额神经元(蓝绿色)中,让小鼠的焦虑影响他们对未知领域的探索。当研究人员关闭这些神经元时,它们变得更加大胆。


在野外,关于逃离还是探索开放空间的决定通常会影响小鼠是否会被捕食者捕获。对小鼠来说,焦虑和逃避通常是一种很好的生存策略,但是对人类来说,长期焦虑会成为一种使人衰弱的病症。在美国大约有7%的人受焦虑的困扰。如果没有及时确诊并治疗,焦虑症状会导致人际关系破裂、职业发展受阻、酗酒和其他导致生命衰退的后果。

虽然这项发现并不能立即提出新的治疗策略,但Sohal说,许多研究都有很好的证据表明,小鼠遭遇开放空间时的逃避行为可以很好地模拟人类的焦虑反应,而且从研究小鼠神经元网络中的信号传递可以使我们了解到更多。对引发焦虑的刺激源反应(如心跳加快和激素变化)在小鼠和人类中是类似的,用于治疗人类焦虑的药物也能减少小鼠的逃避行为。

在UCSF的这项新研究中,研究团队使用了光遗传学的技术,用一种激光活化的蛋白质激活或抑制细胞活动。研究人员利用这项技术,在特定的时间切断VIP间神经元传递的电信号,以观察对行为的影响。

通过确定VIP神经元何时正常活跃并影响行为,研究人员能够确切地确定何时关闭VIP中间神经元以减少与焦虑相关的逃避行为。行为反应要求关闭VIP中间神经元的轻微刺激不能是连续的,而应该在小鼠在迷宫中临近做出决策的时候发生,VIP中间神经元通常在此时发送信号,并放大来自海马体的逃避信号。

Sohal说:“在这项研究中,我们确定了这种特殊神经元如何从基础上调节前额叶皮层接收来自海马体输入的强度。现在我们想要知道VIP中间神经元如何影响大脑中其他结构之间的交流。鉴于迄今为止的研究结果,研究如何使用电刺激来治疗脑部疾病的科学家可能需要考虑时间和环境因素,而不是简单地连续施加刺激。”

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