Neuron丨海马-杏仁核的记忆环路控制着经验依赖的观察性恐惧

撰稿丨脑声常谈 瑾瑜（笔名）

排版丨脑声常谈 编辑团队

恐惧是一种由危险或威胁引发的情绪，对生存至关重要。恐惧可以通过直接经验获得，也可以通过社会观察的间接经验获得。间接体验他人厌恶事件的共情能力称为观察性恐惧（OF）。

先前的类似经历和对演示者的社会熟悉程度如何促进观察性恐惧？

美国得克萨斯大学西南医学中心精神病学系和神经科学系的Takashi Kitamura课题组发表在Neuron上题为“Hippocampal-amygdala memory circuits govern experience-dependent observational fear” 的文章，发现编码先前经历的海马-杏仁核网络中的记忆印迹回路整合了一种感知-行动耦合，以增强经验依赖的观察性恐惧（Exp OF）。

在本研究中，研究人员首先在小鼠中建立了两种OF模型：naïve OF，它不需要事先的经验来诱导OF；Exp OF，它需要事先类似的恐惧经验和对演示者的社会熟悉度来诱导OF。OF装置由两个由透明隔板隔开的小室组成。观察者室是有机玻璃地板，而演示者室是不锈钢棒地板，以提供足底电击刺激。两模型的区别是在Exp OF中，事先给与观察鼠电击刺激作为先前恐惧体验。在naïve OF中，经过一段适应期（HP）后，在电击期（SP）期间采用强电击刺激方案，产生了强大的演示者的恐惧反应，并且诱导观察者的恐惧反应。在Exp OF中，第1天，观察者在一个不同的房间接受情境恐惧条件反射（CFC），作为之前类似的恐惧体验。第2天，经过一段HP后，采用弱电击刺激方案，在演示者中产生了弱的恐惧反应，但仍然诱导了观察者的恐惧反应。观察者的恐惧反应被两个房间中间的不透明隔板减少。即行为学结果显示，观察鼠在看到演示鼠遭受足底电击后，观察鼠也会产生恐惧行为。

图1：naïve OF和Exp OF的动物模型

接下来，作者利用光遗传和化学遗传学技术研究了前扣带回皮层（ACC）、基底外侧杏仁核（BLA）、背侧海马（dHPC）和腹侧海马（vHPC）的活动以及这些脑区的关系如何促进Exp OF和naive OF。结果证明，ACC到BLA通路对naïve OF至关重要，而背腹侧HPC到BLA通路对于Exp OF是必不可少的。

图2：ACC-BLA参与naïve OF

图3：HPC-BLA参与Exp OF

为了了解HPC-BLA网络如何介导Exp OF的神经机制，作者探讨了编码先前类似恐惧经历的记忆印迹细胞在dHPC和BLA中的作用。结果发现，BLA中的恐惧记忆印迹细胞在Exp OF期间被重新激活。dHPC神经元在先前的恐惧经历中在BLA中产生恐惧记忆印迹细胞，而vHPC神经元对熟悉的演示者的恐惧情况作出反应，重新激活BLA中的恐惧记忆印迹细胞，诱发Exp OF。

图5：BLA中恐惧记忆印迹细胞重激活对Exp OF过程的必要性

图6：vHPC神经元活动的动力学和其对恐惧记忆印迹细胞重激活的必要性

最后，体内钙成像显示，BLA中的恐惧记忆印迹细胞在自己和熟悉的演示者的厌恶时刻都被激活。

图7：Exp OF中的vHPC-BLA通路

在本研究中，研究人员发现HPC到BLA通路介导了Exp OF，而ACC到BLA通路介导了naïve OF。在Exp OF中， dHPC神经元是在BLA中产生恐惧记忆印迹细胞所必需的。vHPC神经元对熟悉的演示者的恐惧情况做出反应，控制重新激活恐惧记忆印迹细胞，以诱导Exp OF。BLA中的恐惧记忆印迹细胞在Exp OF期间被重新激活，且这种重激活对诱导Exp OF是必要的。Exp OF和naive OF的两种不同的神经通路以平行的方式促进了OF。

图8：naïve OF和Exp OF的神经机制示意图

该研究还揭露了对演示者的社会熟悉程度如何促进Exp OF。自我扩张理论认为社会熟悉度增强了自己的个性特征、记忆及知识与熟悉的他人的重叠，这可能有助于Exp OF。演示者的电击刺激和社会熟悉对记忆印迹细胞的激活是必要的。一个熟悉的演示者相比一个陌生的演示者受到电击时，vCA1神经元更活跃。

      总结   

先前的研究表明ACC和BLA是介导OF的主要脑区。在本研究中，作者提出HPC-BLA环路独立于ACC介导Exp OF。dHPC和vHPC分别调控恐惧记忆印迹细胞的产生和重激活。因此，作者提出HPC-BLA中的记忆印迹环路控制感知-动作耦合的整合作为Exp OF的神经机制。这样观察对方的恐惧事件就会激活自身具有先前类似恐惧经历的共同的神经集合活动，进而引发OF反应。这种机制可能可以推广到其他类型的经验依赖性的共情能力，以间接体验他人的情况。

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.01.019