當危險降臨時,我們的腦會拉響“警報”;而當危險解除時,腦則需要發出“解除警報”,以幫助我們消除恐懼。
在一項于近期發表在《美國國家科學學院院刊》的研究中,神經科學家在小鼠的腦中發現了一種“解除警報”的信號,它是通過多巴胺沿特定神經通路釋放出來的。一旦危險過去,這種信號就會啟動恐懼記憶的重寫過程——這一過程被稱為恐懼消退。
研究人員表示,盡管這項研究仍處于早期階段,但它揭示了一種關鍵的心理健康機制:當恐懼消退機制正常運作時,有助于恢復心理平靜;而一旦該機制失靈,可能會導致持續的焦慮甚至創傷后應激障礙(PTSD)。
源自2020年的研究
多巴胺對于啟動恐懼記憶的消退至關重要。早在2020年,研究團隊就已經發現,在形成恐懼記憶并隨后學習其消退的過程中,腦中杏仁核中區域內的兩類神經元群存在競爭。這兩種類型的神經元有截然不同的作用:一種刺激恐懼反應,另一種抑制恐懼反應。
具體來說,基底外側杏仁核(BLA)是控制恐懼消退的關鍵腦結構。當小鼠發現特定環境有危險時,其恐懼記憶主要由位于BLA前部(aBLA)的神經元編碼,這些神經元在基因上可通過
Rspo2標記物獲得;而當小鼠發現同一環境已不再帶來危險時,位于BLA后部(pBLA)的神經元,則會編碼一種新的“恐懼消退記憶”,這些神經元可通過
Ppp1r1b標記獲得。
然而,研究團隊此前尚不知曉的是,在恐懼消退過程中是什么激活了這些神經元。但從之前的研究中,他們懷疑與一個被稱為腹側被蓋區(VTA)的腦區的一組特定神經元釋放的多巴胺有關。
恐懼是如何消退的?
為了驗證這種可能性,研究團隊在這項研究中追蹤了小鼠腦中的神經回路,以觀察VTA與BLA之間的連接模式。通過將熒光示蹤劑注射到小鼠的腦中,他們發現了一個清晰的模式:VTA前部、左側和右側的多巴胺能神經元,主要與Rspo2神經元相連;而VTA中部和后部的多巴胺能神經元,則主要與Ppp1r1b神經元相連,并且這種連接更為密集。
圖像顯示了腹側被蓋區(VTA),綠色部分顯示了與多巴胺相關的神經元,紅色部分顯示了與pBLA(插圖放大)相連的神經元。(圖/MIT)
然而,多巴胺的作用有很多。因此,研究人員的下一個問題便是:多巴胺在BLA的活動,真的與恐懼的編碼和消退相關嗎?通過一種可以追蹤和可視化腦中的多巴胺的方法,研究團隊對小鼠進行了為期三天的實驗,以觀察多巴胺信號在BLA中的動態變化:
第一天,在一個圍欄中,小鼠的腳部接受了三次輕微電擊,形成恐懼記憶;
第二天,小鼠再次進入這個圍欄中,在45分鐘內,它們未再受到任何電擊。一開始,小鼠會因為恐懼而表現出凍結行為,但在大約15分鐘后就逐漸放松下來;
第三天,小鼠再一次回到圍欄中,以測試它們是否真的消除了它們在第二天初期表現出的恐懼。
結果顯示,在第1天的電擊過程中,Rspo2神經元對多巴胺反應更強烈;而在第2天的早期,當預期的電擊沒有到來,小鼠開始從凍結中放松時,Ppp1r1b神經元的多巴胺活動顯著增強。而且更令人驚訝的是,那些表現出更強“恐懼消退能力”的小鼠,其Ppp1r1b神經元的多巴胺信號也最強。
多巴胺的“因果作用”
在最后一組實驗中,研究人員驗證了多巴胺與恐懼的編碼和消退不僅相關,而且具有因果作用。
研究團隊采用了光遺傳學技術,這是一種使研究人員能夠用不同顏色的光激活或抑制神經元的技術。他們發現:
當他們抑制VTA通往pBLA的多巴胺輸入時,小鼠的恐懼消退能力明顯受損;而當激活這一通路時,則可以加速恐懼的消退;
反之,當他們激活VTA通往aBLA的多巴胺輸入,即使不施加新的電擊刺激,小鼠也會重新表現出恐懼反應,顯示出恐懼消退被削弱。
此外,研究人員通過另一種方式進一步確認了多巴胺在恐懼編碼和消除中的因果作用——他們操控了BLA神經元上的多巴胺受體。在Ppp1r1b神經元中,過度表達多巴胺受體會削弱對恐懼記憶的回憶,同時促進恐懼的消退;而降低這些受體則會阻礙恐懼的消退。與此同時,在Rspo2神經元中,降低多巴胺受體可以減少小鼠的凍結行為。
潛在的療法
盡管這項研究只聚焦于一條關鍵的神經通路,但這項研究提出了一種可能性,即BLA中的神經元可能成為幫助治療PTSD或其他與恐懼相關的疾病的藥物靶點。人類和小鼠一樣,在進化過程中,腦中控制這些恐懼反應的部分是相同的。但研究人員指出,恐懼記憶的消退涉及多個腦區和系統。要確定這些發現在多大程度上適用于人類大腦,還需要進一步的工作。
#參考來源:
https://picower.mit.edu/news/dopamine-signals-when-fear-can-be-forgotten
https://www.nature.com/articles/d41586-025-01331-5
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2501331122
#圖片來源:
封面圖&首圖:MIT
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