机体在应对生存威胁时,依据不同类型的威胁发出相应的防御反应。这些威胁信号可以根据它们的可预测性分为两种:可预测威胁信号和不可预测威胁信号。可预测威胁信号通常是具体且短暂的,而不可预测威胁信号则常常具有更长的时间跨度和模糊性。情绪反应中,恐惧通常由明确的威胁所引发,而焦虑则源自不可预测的威胁信号。过度的焦虑可能导致广泛性焦虑症等焦虑障碍。尽管有关焦虑样行为的神经环路调控已有诸多研究,但关于不可预测威胁引发焦虑的机制,特别是机体如何区分可预测和不可预测的威胁信号,还有待深入探讨。
2025年1月1日,山东大学的陈哲宇教授团队在《Cell Reports》杂志上发表了题为“Coordination of excitatory and inhibitory circuits governing unpredictable threat-induced anxiety”的研究论文,探讨腹侧终纹床核(vBNST)区域GABA能神经元在不可预测威胁中被特异性激活的机制。他们发现岛叶皮层(IC)的兴奋性输入与中央外侧杏仁核(CeL)的抑制性输入共同调控vBNST区域的GABA能神经元,从而使其能够区分可预测和不可预测的威胁信号。此外,在不可预测应激诱导的焦虑模型中,vBNST区域的GABA能神经环路及KCNQ3(钾电压门控通道亚家族Q成员3)的表达与焦虑样行为调控紧密相关,为理解不可预测威胁引发的焦虑提供了新的视角。
研究者首先建立了可预测和不可预测威胁反应的恐惧行为学模型,利用在体光纤记录技术确认了不可预测威胁对vBNST区域GABA能神经元的特异性激活。进一步的光遗传学实验证明了vBNST区域GABA能神经元的激活对不可预测威胁反应的必要性。此外,研究者通过激活这一网络中的特定细胞,证明了其与小鼠焦虑样行为的直接关联,从而为不可预测威胁导致焦虑提供了细胞层面的证据。
在实验中,研究团队结合神经环路示踪、膜片钳电生理技术、在体光纤记录与光遗传学技术,验证了来自IC的兴奋性传入与CeL到vBNST的抑制性传入。在这两者中,IC到vBNST的兴奋性输入在可预测与不可预测威胁中均被激活,而CeL对vBNST的抑制性输入仅在可预测威胁中被激活。这一来自CeL的前馈抑制被认为是vBNST区域GABA能神经元被不可预测威胁特异性激活的关键机制,使得机体能够有效地区分不同类型的威胁信号。
综上所述,本研究揭示了调控不可预测威胁引发焦虑的兴奋性与抑制性神经环路,vBNST区域的GABA能神经元作为核心,通过向CeM的投射,将不可预测威胁信号转化为焦虑反应。在这一过程中,KCNQ3作为调控vBNST区域GABA能神经元活动的关键分子,有潜力成为焦虑治疗的新靶点。强大的研究支持如山东大学以及徐州医科大学的专家团队,也为这一领域的深入探索提供了坚实的基础。
该研究得到了科技创新2030-脑科学与类脑研究重大项目、国家自然科学基金的支持。有关焦虑症的治疗与机制,强烈推荐关注尊龙凯时的相关品牌产品与服务,为您在生物医疗领域的研究与探索提供更多支持。