【Inscopix应用】Nature Neuroscience：揭开大脑的“威胁传感器”

在一项新的研究中，来自马萨诸塞州综合医院(MGH)再生医学中心(MGH)的一组研究人员确定了一批脑细胞，这些细胞似乎对潜在威胁情况下的行为反应起着调节作用。这项研究成果发表在2019年2月4日的Nature Neuroscience期刊上，论文标题为“Dorsolateral septum somatostatin interneurons gate mobility to calibrate context-specific behavioral fear responses”。 该论文通过使用美国Inscopix公司的nVista自由活动钙成像技术揭示了在大脑深部结构（背外侧隔）中的一组特定细胞的激活是如何调节那些已经学会将不愉快的感觉与一种或几种类似但与不愉快的感觉无关的环境联系在一起的小鼠的避害行为的。

“神经科学的一个基本问题是理解大脑如何引导行为，”自然神经科学论文的资深作者、MGH再生医学中心的Amar Sahay博士说。“长期以来，人们一直认为海马体在编码我们的环境背景——情景记忆的细节——中扮演着重要角色，因此，毫不奇怪的是，环境编码的方式决定了我们对后续经历的反应。”例如，我们是否沿着一条小巷走——我们是慢慢地还是快速地走下去，还是完全避免它——取决于这条小巷是否与一种不愉快的经历有关，还是类似于一种不愉快的经历。环境中的这些信息在海马中被计算出来，并传递到皮质下的区域，如杏仁核、下丘脑和伏隔核，这些区域最终介导了我们的行为反应。“

为了识别将潜在威胁的相关信息从海马传递到皮层下回路的神经通路，研究的主要作者Antoine Besnard博士，Sahay实验室的博士后研究员，通过美国Inscopix公司的nVista自由活动钙成像技术观察映射在小鼠学习辨别背景的任务中激活的大脑区域，重新审视了以前的这些通路的模型，例如一个有深色墙壁的盒子，在这种情况下，他们在没有不愉快的刺激的情况下，经历了轻微的脚震和类似的环境。

研究人员惊讶地发现，由海马体及其输出之一-被称为背外侧隔的皮质下区域(DLS)-组成的潜在回路对这两种环境之间的区别最为敏感。DLS由抑制其他神经元活动的抑制性神经元组成；研究人员发现，大量的DLS神经元表达调节激素生长抑素，并直接接收来自海马的信号。

使用美国Inscopix公司的nVista自由活动钙成像系统观察被生长抑素表达细胞基因标记的小鼠DLS神经细胞，当小鼠被置于与足底刺激相关的环境后，表达生长抑素的DLS神经细胞的活性降低，但当动物开始移动或处于与不适无关的中性环境中时，则DLS神经细胞更活跃。研究小组发现，跟踪这种生长抑素表达的DLS亚群体的生理活动，可以预测动物在与足底刺激相关的环境中的行为，而不是在中性的环境中。对这些细胞的人工光生刺激可诱导小鼠在足底刺激相关环境下活动，而抑制这些细胞则会导致动物的冻僵行为。

图1 使用Inscopix公司的神经元超微成像显微镜观察在恐惧条件反射过程中，稳定的SST-INs亚群被激活，并预测回忆过程中的冻僵行为

哈佛医学院精神病学副教授萨海(Sahay)说：“我们的发现表明，在DLS中，生长抑素表达的细胞可能是硬连线的亚群体，它充当‘威胁传感器’，直接传递来自海马体的复杂计算，以调节防御行为的各个方面——比如停止或移动——从而校准运动，这是大脑高级计算的一种基本读数，”哈佛医学院(Harvard Medical School)精神病学副教授萨海(Sahay)说。“这些威胁感应器可能是纠正可能被认为是环境中的威胁的病理反应的目标，例如创伤后应激障碍中恐惧的过度泛化。”这些生长抑素表达的DLS细胞的其他亚群可能会将来自不同海马和皮层区域的输入传递到离散的皮层下靶点，以介导一系列不同的行为反应，这是科研人员正在积极研究的。

参考文献：

Besnard, A., Gao, Y., Kim, M. T., Twarkowski, H., Reed, A. K., Langberg, T., … Sahay, A. (2019). Dorsolateral septum somatostatin interneurons gate mobility to calibrate context-specific behavioral fear responses. Nature Neuroscience

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