4月9日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》發(fā)表了來(lái)自中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)卓越創(chuàng)新中心，包括深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦認(rèn)知與腦疾病研究所王立平課題組、武漢物理與數(shù)學(xué)研究所徐富強(qiáng)課題組、生物物理研究所陳霖團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)畢國(guó)強(qiáng)課題組、昆明動(dòng)物研究所徐林課題組和胡新天課題組聯(lián)合合作的研究論文Processing of visually-evoked innate fear by a non-canonical thalamic pathway，論文報(bào)道了此中科院腦科學(xué)卓越創(chuàng)新中心團(tuán)隊(duì)在解析腦功能聯(lián)接圖譜領(lǐng)域具有突破性意義的原創(chuàng)成果，應(yīng)用光遺傳學(xué)神經(jīng)環(huán)路調(diào)控方法、多腦區(qū)活體電生理以及跨突觸病毒環(huán)路標(biāo)記等技術(shù)，首次證實(shí)大腦中高度保守的皮層下神經(jīng)通路中特定類型的神經(jīng)元，能夠特異性檢測(cè)和快速處理不可預(yù)知視覺(jué)威脅刺激信號(hào)，導(dǎo)致動(dòng)物產(chǎn)生非習(xí)得性恐懼樣防御反應(yīng)行為。該成果為皮層下神經(jīng)通路存在性這一神經(jīng)科學(xué)界富有爭(zhēng)議的假說(shuō)提供了最直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。論文的共同第一作者為深圳先進(jìn)院王立平課題組的蔚鵬飛、劉楠和武漢物數(shù)所徐富強(qiáng)課題組的張志建。

人類的恐懼情感是物種進(jìn)化與生存過(guò)程中最重要和最不可或缺的基本情緒表征之一，外界的恐懼刺激可以激發(fā)生物個(gè)體特定的防御行為產(chǎn)生，從而在其生存和繁衍中起到重要作用。對(duì)于后天習(xí)得性恐懼的形成，人們已經(jīng)普遍認(rèn)識(shí)了大腦邊緣系統(tǒng)杏仁核為核心的大腦習(xí)得性恐懼情感處理網(wǎng)絡(luò)，但是對(duì)于某些自然賦予的、不需要學(xué)習(xí)的對(duì)天敵或其他危險(xiǎn)刺激而產(chǎn)生的本能恐懼反應(yīng)，大腦處理這些信息的神經(jīng)環(huán)路特征卻仍不甚清楚。人們?cè)茰y(cè)在大腦主要的皮層視覺(jué)信息處理加工系統(tǒng)之外，還存在皮層下的“快速通道”，用于對(duì)特定的威脅刺激信息進(jìn)行自動(dòng)化的快速處理。但是，長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直缺乏直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，來(lái)證明相關(guān)神經(jīng)環(huán)路特定細(xì)胞類型的聯(lián)結(jié)特征及其確切功能。

此研究中，腦卓越創(chuàng)新中心研究團(tuán)隊(duì)綜合應(yīng)用光遺傳技術(shù)、神經(jīng)環(huán)路示蹤技術(shù)、動(dòng)物在體多通道電生理記錄和行為學(xué)等手段，以小鼠為研究對(duì)象，解析了起源于皮層下感知覺(jué)整合中心上丘（superior colliculus）的中深層興奮性神經(jīng)元，經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)于靈長(zhǎng)類動(dòng)物丘腦枕（pulvinar）結(jié)構(gòu)的丘腦外側(cè)后核（lateral posterior thalamic nucleus），快速到達(dá)外側(cè)杏仁核（lateral amygdala）的皮層下神經(jīng)通路。上丘中深層興奮性神經(jīng)元會(huì)特異性地響應(yīng)天敵威脅的視覺(jué)刺激，通過(guò)丘腦的快速中繼通路將信號(hào)傳輸至外側(cè)杏仁核，并持續(xù)激活杏仁核神經(jīng)元的活動(dòng)。利用光遺傳學(xué)技術(shù)特異性的“關(guān)閉”或者“打開(kāi)”這條通路的功能，研究人員發(fā)現(xiàn)這條通路特異性地介導(dǎo)了動(dòng)物本能恐懼反應(yīng)的產(chǎn)生。此項(xiàng)研究成果有望為進(jìn)一步解析包括恐懼情緒在內(nèi)的物種繁衍生存的基本神經(jīng)環(huán)路特征和精神疾病的發(fā)生機(jī)制提供新的研究思路。

此研究是在中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B類)“腦功能聯(lián)結(jié)圖譜”和基金委重大研究計(jì)劃“情感與記憶的神經(jīng)環(huán)路基礎(chǔ)”等項(xiàng)目支持下完成的。

研究成果示意圖：用光感基因神經(jīng)調(diào)控技術(shù)毫秒級(jí)精準(zhǔn)，細(xì)胞特異的解析出一條皮層下神經(jīng)通路（黃色線路），可以不經(jīng)過(guò)視覺(jué)皮層到達(dá)情感中樞杏仁核。此快速通路可以特異性處理小鼠對(duì)視覺(jué)威脅刺激的本能恐懼反應(yīng)。用光感基因神經(jīng)環(huán)路調(diào)控的方法實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)“開(kāi)”與“關(guān)”這一行為。本能的恐懼反應(yīng)，對(duì)物種的生存與繁衍至關(guān)重要。

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院