为什么焦虑?大脑深处有一群细胞在“作怪”| Neuron
2018/02/03
焦虑是一种基本情绪。通常面对威胁、危险环境时,适度的应急焦虑具有积极的意义。但是一旦威胁被高估,就会变成一种障碍。最近,《Neuron》发表了一篇很有意思的文章:科学家们在小鼠大脑深处找到了直接控制焦虑的细胞。当抑制这些细胞时,小鼠将不会表现出焦虑行为;相反,一旦激活这类细胞,小鼠即便身处安全的环境,也会焦虑不安。


图片来源:网络

不少人走夜路、进考场,甚至于打针的时候,都会出现手心出汗、心跳加快等焦虑反应。现在,来自于哥伦比亚大学Irving医学中心(CUIMC)和加州大学旧金山分校(UCSF)的科学家们找到了这些行为背后的原因:与大脑深处的“焦虑”细胞("anxiety" cells)有关。

研究团队在小鼠大脑的海马区(Hippocampus)发现了这类特殊细胞,这也是科学家第一次明确直接代表焦虑状态的细胞。团队负责人、CUIMC的精神病学教授Rene Hen认为,人类很有可能存在同样的细胞。

之所以称之为“焦虑”细胞,是因为只有当动物身处天生恐惧的环境下,这些细胞才会被激活。试验中,让小鼠恐惧的环境包括相对空旷(更容易遇到天敌)或者高空平台等。


图片来源:Neuron(doi.org/10.1016/j.neuron.2018.01.016)

位于海马区的焦虑细胞

为了解析焦虑障碍是如何发生的,Rene Hen团队以小鼠为模型,进行了长期研究。

研究团队将一种微型显微镜植入小鼠大脑内,以此记录小鼠在特定环境内活动时其大脑细胞的活跃情况。

结果发现,当小鼠处于危险环境时,大脑海马区腹侧部分的特定细胞会相对活跃。而且,小鼠越焦虑不安,该区域细胞活跃强度越大。

而且,焦虑细胞会将信号传递给下丘脑,进一步调控焦虑相关行为,包括加快心跳速率、逃跑行为、分泌应激激素等。对于小鼠而言,焦虑细胞的活跃会让它们主动避开危险区域或者逃向安全地带。

视频一目了然:当小鼠处于焦虑状态,大脑中特定的细胞会激活(发光)。(来源:Lab of Rene Hen)

治疗焦虑症的潜在靶标

海马区是负责记忆、定向等功能的主要区域。近年来的研究揭示,海马区与情绪处理也有关联。海马区会将信号传递给杏仁核、下丘脑,这些大脑区域已被证实与焦虑行为相关。

在最新的研究中,当研究人员借助光遗传学技术关闭焦虑细胞后,小鼠不再表现出恐惧等行为。当细胞受到刺激,即便在“安全”的环境中,小鼠也会表现出焦虑行为。

“这是令人兴奋的,因为它代表了大脑中一种直接、快速的焦虑通路。” 加州大学旧金山分校的精神病学助理教授Mazen Kheirbek博士强调道。

焦虑细胞的发现,为治疗焦虑障碍提供了潜在靶标。下一步,研究团队计划寻找这些细胞与其他神经细胞的不同之处。如果焦虑细胞表面存在特定的受体,那么未来我们或许可以通过直接靶向这类细胞治疗焦虑症。

参考资料:

'Anxiety cells' identified in the brain's hippocampus

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  • Anxiety Cells in a Hippocampal-Hypothalamic Circuit

    The hippocampus is traditionally thought to transmit contextual information to limbic structures where it acquires valence. Using freely moving calcium imaging and optogenetics, we show that while the dorsal CA1 subregion of the hippocampus is enriched in place cells, ventral CA1 (vCA1) is enriched in anxiety cells that are activated by anxiogenic environments and required for avoidance behavior. Imaging cells defined by their projection target revealed that anxiety cells were enriched in the vCA1 population projecting to the lateral hypothalamic area (LHA) but not to the basal amygdala (BA). Consistent with this selectivity, optogenetic activation of vCA1 terminals in LHA but not BA increased anxiety and avoidance, while activation of terminals in BA but not LHA impaired contextual fear memory. Thus, the hippocampus encodes not only neutral but also valence-related contextual information, and the vCA1-LHA pathway is a direct route by which the hippocampus can rapidly influence innate anxiety behavior.

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