发布“恐惧回想”形成体制

作者:威尼斯人科学

动物对于恐惧的记忆,一部分是先天的,比如老鼠闻到猫的气味就会害怕,另一部分则是习得的,与巴甫洛夫著名的条件反射实验差不多,当一种声音与恐惧联系在一起,只要再次听到这种声音,动物就会重新陷入惊恐之中。

为了填补这一空白,研究人员在实验中标记了来自不同区域的突触前神经元和位于听皮层中的突触后神经元。他们发现,只有侧杏仁核与听皮层神经元形成的突触,在听觉恐惧学习后数目有明显增加,其他区域并没有显著变化。这表明恐惧记忆是通过在侧杏仁核—听皮层通路中添加突触的方式来存储的。

中科院上海生科院神经所 蒲慕明小组揭示恐惧记忆相关突触特异性变化机制

这一追,收获巨大。杨扬和刘丹倩研究发现,从侧杏仁核投射回大脑初级听觉皮层的这个神经回路一旦被抑制,小鼠就不那么害怕原先非常恐惧的声音。“假如我们可以在人脑中找到对应的通路,那么我们就可能通过调节这个通路,减轻焦虑症和创伤后应激障碍等疾病。”蒲慕明说,这一基础研究的发现,将为未来脑疾病的治疗提供新的线索,“目前药物治疗脑疾病效果并不理想,而生理、物理刺激和干预,可能取得更好的效果。”

添加突触形成恐惧记忆

侧杏仁核——听皮层通路在条件恐惧学习后是否表现出突触可塑性?皮层中的突触由突触前轴突小结和突触后树突棘构成。研究人员用双光子成像技术对小鼠听皮层进行在体长期成像,以追踪此通路中来自侧杏仁核的轴突小结和听皮层细胞的树突棘的结构变化。发现侧杏仁核的轴突小结和听皮层第五层细胞的顶树突的树突棘在恐惧学习3天之后都有显著增加。与之形成对照的是,来自前扣带回皮层和听觉丘脑的突触前轴突小结,以及听皮层第2/3层细胞的树突棘,在恐惧学习之后都没有显著变化,提示恐惧学习可特异性地造成侧杏仁核细胞与听皮层第5层细胞的突触重构。

《自然-神经科学》的主编凯文·斯尔瓦称赞“这是一项极具价值的研究”。蒲慕明透露,通过脑科学卓越中心的合作机制,已有北京的人工智能科学家基于这一发现,开始研发新的人工智能存储网络。

(原载于《解放日报》2016年9月7日 05版)

科学网9月5日上海讯今天,中科院上海生科院神经所蒲慕明研究组在《自然:神经科学》上在线发表了题为《与恐惧记忆相关的杏仁核-皮层突触特异性变化》的研究论文,首次揭示了在听觉恐惧记忆中起重要作用的侧杏仁核-听觉皮层投射通路,并发现该通路在听觉恐惧学习后会发生特异性的突触连接重构。研究人员进一步通过双色双光子成像技术发现,新突触连接主要通过在已存在的突触上添加新的突触结构的方式形成,提示了成年大脑皮层中新突触形成的基本规律。

(原载于《文汇报》 2016-09-06 08版)

研究人员发现,98%以上新形成的突触都遵循“部分新增”的规律。也就是说,这些新突触不是全新的,而是半新半旧:或是在旧的轴突小结上新增一个树突棘,或是在旧的树突棘上新增一个轴突小结。这个形成新突触的方法可以节省空间、细胞能量和所需的结构蛋白数量。研究人员在所有与学习有关或无关的突触变化中都看到了这个现象,因此判断这可能是成年动物大脑中突触形成的普遍规律。

据悉,该项工作是在蒲慕明院士的指导下,由神经所的杨扬和刘丹倩共同完成的。该研究首次发现了在恐惧记忆中起重要作用的侧杏仁核——听觉皮层通路,及该通路与恐惧学习相关的特异性重构。专家认为,此研究为研究通路特异结构的可塑性提供了新方法,对条件恐惧学习的神经环路研究是重要的补充,并且提示了成年动物大脑中新突触形成的基本规律。

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