Mol Psychiatry | 李伟广/徐天乐/江帆相助展现恐惧消退影象的动态印迹网络机制
恐惧影象是生物体顺应重大生涯情形的；；；；ば曰浦弧！Ｈ欢，，，，，，太过的、不对理的恐惧影象对机体却是极其有害的，，，，，，是导致抑郁症、焦虑症、创伤后应激障碍等重大情绪和精神障碍的主要因素。。作为生物体进化出的无邪应对恐惧影象的主要机制，，，，，，消退训练（Extinction）是通过形成新的消退影象用以对抗固有恐惧影象的认知历程。。消退影象是机体通过调解学习行为以顺应重大情形转变的心理基础，，，，，，具有极为主要的理论和现实意义。。现有的恐惧影象消退战略是从认知层面减低恐惧情绪，，，，，，是目今相关神经精神疾病治疗的主要治疗手段，，，，，，然而这种要领并不可完全消除恐惧影象：新形成的消退影象容易遗忘或丧失，，，，，，导致固有的恐惧影象再次泛起（影象重现, Renewal）或自觉恢复（Spontaneous recovery）。。
恐惧影象重现会进一步滋生绝望情绪甚至引起重度抑郁以致自杀。。因此，，，，，，恐惧影象消退-重现转换的神经环路和分子机制，，，，，，是脑认知和脑疾病研究前沿的重大“痛点”问题。。针对这一问题，，，，，，2021年徐天乐团队揭晓于National Science Review杂志的论文展现了恐惧影象消退-重现转换的场景依赖性以及感受输入联合性的突触整合纪律，，，，，，为制订针对抑郁症、焦虑症等神经精神疾病的新型干预战略提供了科学依据。。另一方面，，，，，，剖析恐惧消退形成新影象的大脑物质基础，，，，，，描绘消退影象存储和动态表达的基本纪律，，，，，，亦可以为相关神经精神疾病治疗提供有用手段。。
效果
01 消退影象印迹神经元的漫衍
首先，，，，，，作者运用声音-电击偶联恐惧影象行为学范式连系基于神经活性细胞群靶向重组手艺的记印迹细胞标记要领（FosTRAP战略）探讨消退影象的印迹细胞基础。。将FosTRAP2 x H2B-GFP双转基因小鼠给予1天的声音-电击偶联恐惧学习训练（Conditioning A），，，，，，随后小鼠接受3天的消退影象训练（Extinction B），，，，，，并在第3天消退训练前30 min给予小鼠4-羟基他莫西昔芬（4-OHT）处置惩罚，，，，，，促使在影象消退历程中激活的神经元表达H2B-GFP（图1a），，，，，，效果发明消退影象印迹细胞存储在内侧前额叶皮层（medial prefrontal cortex, mPFC）、基底外侧杏仁核（basolateral amygdala, BLA）和腹侧海马（ventral hippocampus, vHPC）、丘脑等多个脑区（图1b,c）。。
上述双转基因小鼠接受“恐惧影象消退测试”（ABB测试）或“恐惧影象重现测试”（ABA测试）（图1d），，，，，，行为学效果显示，，，，，，恐惧重现测试引起小鼠更强的恐惧反应（图1e）且c-fos染色效果显示恐惧影象重现时陪同着消退影象印迹神经元的抑制。。而影象消退时陪同着这类神经元的再激活（图1f-h）。。
图1 消退影象印迹神经元的漫衍
02 消退影象印迹细胞的双向使用控制消退影象的提取
为研究消退影象印迹细胞群在恐惧影象相关行为中的调控作用，，，，，，研究者在TRAP2（Fos2A-iCreER）小鼠mPFC中注射AAV-EF1α-DIO-NpHR3.0-EGFP病毒，，，，，，并埋入光纤，，，，，，随后小鼠接受恐惧影象行为学范式（图2a）。。效果显示，，，，，，在消退影象测试阶段，，，，，，借助光遗传学手艺抑制消退影象印迹细胞群，，，，，，可引起小鼠更强烈的恐惧反应，，，，，，体现为小鼠的木僵行为（freezing）增添（图2b）。。
随后，，，，，，研究者将AAV-EF1α-DIO-ChR2(E123T/T159C)-mCherry病毒注射于TRAP2小鼠mPFC中，，，，，，并埋入光纤（图2a）。。发明光遗传激活消退影象印迹细胞群，，，，，，可导致在恐惧影象重现测试中小鼠的木僵行为显着下降（图2c），，，，，，提醒了激活这类印迹细胞群可增进恐惧影象消退，，，，，，抑制影象重现。。
同样地，，，，，，光遗传学划分失活或激活BLA和vHPC中相关的影象印迹细胞可抑制或增进恐惧影象的消退（图2d-g）。。这些效果提醒了，，，，，，影象消退印迹细胞关于消退影象提取的充分须要性。。
图2 消退印迹细胞的双向使用控制消退影象的提取
03 BLA→mPFC和vHPC→mPFC印；；；；仿方榈枷擞跋蟮奶崛
接下来，，，，，，作者借助光遗传学手艺划分抑制或激活FosTRAP2 x H2B-GFP双转基因小鼠BLA和vHPC中消退影象印迹细胞，，，，，，恐惧影象条件行为学范式效果发明，，，，，，BLA和vHPC印迹细胞与mPFC印迹细胞之间保存定向的功效毗连（图3）。。借助病毒示踪手艺发明，，，，，，mPFC印迹神经元接受来自于BLA印迹神经元（BLA→mPFC）和vHPC印迹神经元（vHPC→mPFC）的单突触输入（图4a,b）。。
图3 BLA和vHPC印迹细胞与mPFC印迹细胞之间保存定向的功效毗连
为直接验证BLA、vHPC和mPFC影象印迹细胞之间的定向突触联系，，，，，，研究者在TRAP2小鼠mPFC注射AAV-EF1α-DIO-TetTox-EGFP病毒，，，，，，BLA或vHPC注射AAV-DIO-ChR2-mCherry病毒（图4c）。。发明破伤风毒素轻链TetTox失活mPFC印迹神经元，，，，，，光遗传激活BLA或vHPC印迹细胞无法逆转恐惧重现（图4d,f）；；；；在相反的偏向上，，，，，，阻断BLA或vHPC的突触转达，，，，，，同时激活mPFC印迹神经元则可以逆转恐惧重现，，，，，，增进消退影象表达（图4e,g）。。这些效果提醒了mPFC作为消退影象印迹网络的中枢，，，，，，通过自下而上的传输模式整合来自BLA和vHPC的印迹特异性输入，，，，，，进而调控消退影象。。
图4 消退影象提取依赖于BLA→mPFC和vHPC→mPFC印；；；；仿
04 差别脑区印迹神经元间突触毗连的动态重塑调控了消退影象的提取
影象印迹突触的稳固性是影象强度维持的物质基础。。然而，，，，，，消退影象并不稳固，，，，，，其对恐惧影象的抑制作用会随着时间的推移逐步削弱，，，，，，即固有恐惧影象的复发，，，，，，称为自觉恢复（spontaneous recovery）。。这可能是由于消退影象印迹细胞激活缺乏导致的。；；；；诖，，，，，，研究职员借助光遗传连系电心理战略检测了消退训练一个月后，，，，，，BLA→mPFC印迹细胞和vHPC→mPFC印迹细胞在自觉恢复时的突触毗连转变（图5a-c）。。效果显示，，，，，，与非印迹神经元相比，，，，，，BLA→mPFC和vHPC→mPFC印迹神经元在自觉恢复时配对脉冲比值（paired-pulse ratios, PPRs）显着升高，，，，，，提醒了印迹神经元突触前递质释放能力削弱，，，，，，同时，，，，，，经由再次的消退训练后，，，，，，BLA→mPFC和vHPC→mPFC印迹神经元突触强度得以重修（图5d,e）。。通过较量AMPAR/NMDAR比值，，，，，，视察到了类似的转变，，，，，，提醒了自觉恢复与消退影象印迹神经元突触后顺应性丧失有关（图5f,g）。。别的，，，，，，在相反的偏向上（mPFC→BLA），，，，，，无上述突触转变（图5h-j）。。这些效果提醒了，，，，，，恐惧影象自觉恢复可能是由于特定偏向的消退影象印迹神经元突触毗连强度削弱导致的。。
图5 消退影象印迹毗连的动态重塑
最后，，，，，，研究者验证印迹神经元突触的可逆性。。借助AAV病毒载体在FosTRAP2 x H2B-GFP双转基因小鼠的BLA和vHPC印迹神经元中表达ChR2，，，，，，在mPFC中埋入光纤。。效果显示，，，，，，借助光遗传高频刺激诱发LTP可抑制恐惧影象的自觉恢复，，，，，，这与自觉恢复前再次消退训练的强度相当（图6a,b）。。别的，，，，，，研究者借助在体光纤纪录发明，，，，，，光诱导LTP后光刺激上游BLA和vHPC印迹神经元可导致下游mPFC印迹神经元活性显著增添（图6c-g）。。这些效果提醒了，，，，，，BLA→mPFC和vHPC→mPFC印迹神经元之间的突触毗连介导了消退影象提取。。
图6 光控LTP增强印迹毗连增进消退影象的提取
结论
该研究获得了科技立异2030 —“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金、上海市级科技重大专项、上海市科委重点项目、上海市教委立异团队、上海交通大学基础医学院基础医学前沿研究中心原创探索类青年支持项目等项目的支持。。该研究还获得了加拿大多伦多大学王路阳院士、美国德克萨斯大学休斯顿康健科学中心朱曦教授、上海交通大学基础医学院徐楠杰研究员等的相助支持。。
UG环球生物有幸为研究者提供实验中使用的AAV病毒载体，，，，，，助力神经科学研究！
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