Mol Psychiatry | 李伟广/徐天乐/江帆相互合作呈现感到恐惧消掉记录的各式各样痕迹网洛规则

   恐惧记忆是生物体适应复杂生存环境的保护性机制之一。然而，过度的、不合理的恐惧记忆对机体却是极其有害的，是导致抑郁症、焦虑症、创伤后应激障碍等重大情感和精神障碍的首要因素。作为生物体进化出的灵活应对恐惧记忆的重要机制，消退训练（Extinction）是通过形成新的消退记忆用以对抗固有恐惧记忆的认知过程。消退记忆是机体通过调整学习行为以适应复杂环境变化的生理基础，具有极为重要的理论和现实意义。现有的恐惧记忆消退策略是从认知层面减低恐惧情绪，是当前相关神经精神疾病治疗的主要治疗手段，然而这种方法并不能完全消除恐惧记忆：新形成的消退记忆容易遗忘或丢失，导致固有的恐惧记忆再次出现（记忆重现, Renewal）或自发恢复（Spontaneous recovery）。 

恐惧记忆重现会进一步滋生绝望情绪甚至引起重度抑郁乃至自杀。因此，恐惧记忆消退-重现转换的神经环路和分子机制，是脑认知和脑疾病研究前沿的重大“痛点”问题。针对这一问题，。另一方面，解析恐惧消退形成新记忆的大脑物质基础，刻画消退记忆存储和动态表达的基本规律，亦可以为相关神经精神疾病治疗提供有效手段。
 

 2022年7月8日，复旦大学脑科学转化研究院李伟广研究员、上海交通大学基础医学院徐天乐教授团队和国家儿童医学中心（上海）、上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心江帆教授团队合作在Molecular Psychiatry杂志上发表“Dynamic tripartite construct of interregional engram circuits underlies forgetting of extinction memory”的研究论文。研究针对恐惧记忆消退过程中新形成的消退记忆，发现了以内侧前额叶皮层（medial prefrontal cortex, mPFC）为中心的消退记忆印迹神经网络，揭示了消退记忆印迹网络的工作模型，以及跨脑区消退记忆印迹神经连接的动态变化规律，为理解抑郁症、创伤后应激障碍等神经精神疾病治疗后复发提供了科学依据。

 

 

结果

01  消退记忆印迹神经元的分布
 

首选，作家采取歌声-高压高压电击偶联害怕记性行为举动学范式组合鉴于中枢神经末梢吸附性中枢神经元群靶点合拼枝术的记印痕中枢神经元标记图片方案（FosTRAP攻略）探索淡化记性的印痕中枢神经元基本知识。将FosTRAP2 x H2B-GFP双转遗传基因小鼠分享1天的歌声-高压高压电击偶联害怕学康复操练课（Conditioning A），接着小鼠接收3天的淡化记性康复操练课（Extinction B），并在第2天淡化康复操练课前30 min分享小鼠4-羟基他莫西昔芬（4-OHT）清理，促进在记性淡化环节中重置的中枢神经末梢元表达出H2B-GFP（图1a），结杲发现了淡化记性印痕中枢神经元储存在后侧前额叶皮层（medial prefrontal cortex, mPFC）、底材周边桃仁核（basolateral amygdala, BLA）和腹侧海马（ventral hippocampus, vHPC）、丘脑等另一个脑区（图1b,c）。   上述所说双转什么是基因小鼠接收“感到畏惧的遗忘痊愈检测”（ABB检测）或“感到畏惧的遗忘再现检测”（ABA检测）（图1d），行为表现学后果彰显，感到畏惧再现检测产生小鼠更强的感到畏惧体现（图1e）且c-fos染色法后果彰显感到畏惧的遗忘再现时伴伴随痊愈的遗忘印痕感觉脑神经元的压制。而的遗忘痊愈时伴伴随这样感觉脑神经元的再促活（图1f-h）。

 
图1 消退记忆印迹神经元的分布

 

02  消退记忆印迹细胞的双向操纵控制消退记忆的提取
 

为研究消退记忆印迹细胞群在恐惧记忆相关行为中的调控作用，研究者在TRAP2（Fos^2A-iCreER）小鼠mPFC中注射AAV-EF1α-DIO-NpHR3.0-EGFP病毒，并埋入光纤，随后小鼠接受恐惧记忆行为学范式（图2a）。结果显示，在消退记忆测试阶段，借助光遗传学技术抑制消退记忆印迹细胞群，可引起小鼠更强烈的恐惧反应，表现为小鼠的木僵行为（freezing）增加（图2b）。

  继而，设计者将AAV-EF1α-DIO-ChR2(E123T/T159C)-mCherry病原体打于TRAP2小鼠mPFC中，并埋入电信光纤（图2a）。挖掘光基因遗传激话降下来印象痕迹组织细胞核群，可会导致在惧怕印象初现测评普通小鼠的木僵犯罪行为明星下跌（图2c），表明了激话之类痕迹组织细胞核群可有助于惧怕印象降下来，促使印象初现。  

同样地，光遗传学分别失活或激活BLA和vHPC中相关的记忆印迹细胞可抑制或促进恐惧记忆的消退（图2d-g）。这些结果提示了，记忆消退印迹细胞对于消退记忆提取的充分必要性。
 

图2 消退印迹细胞的双向操纵控制消退记忆的提取

 

03  BLA→mPFC和vHPC→mPFC印迹环路介导消退记忆的提取
 

反驳来，诗人灵活运用光dna学技術分别是压制或缴活FosTRAP2 x H2B-GFP双转dna小鼠BLA和vHPC中痊愈记忆力里痕印細胞，恐惧感记忆力里标准手段学范式然而遇到，BLA和vHPC痕印細胞与mPFC痕印細胞相互间会存在定向就业的技能连接方式（图3）。灵活运用疫情示踪技術遇到，mPFC痕印精神元接受了产自于BLA痕印精神元（BLA→mPFC）和vHPC痕印精神元（vHPC→mPFC）的单突触填写（图4a,b）。  

图3 BLA和vHPC印迹细胞与mPFC印迹细胞之间存在定向的功能连接

  为会直接认可BLA、vHPC和mPFC的记忆力力印刷痕迹血细胞膜中间的定向委培突触连系，研究方案者在TRAP2小鼠mPFC肌内打针AAV-EF1α-DIO-TetTox-EGFPhiv病毒有哪些，BLA或vHPC肌内打针AAV-DIO-ChR2-mCherryhiv病毒有哪些（图4c）。发现破伤风毒物轻链TetTox降解mPFC印刷痕迹运动神经末梢元，光基因缴活码BLA或vHPC印刷痕迹血细胞膜不可瓦解惧怕感再次出现（图4d,f）；在相反的的方积极向上，阻绝BLA或vHPC的突触传达着，同一缴活码mPFC印刷痕迹运动神经末梢元则可能瓦解惧怕感再次出现，可以淡化消散的记忆力力展现（图4e,g）。许多但是显示信息了mPFC用于消散的记忆力力印刷痕迹手机网络的交感神经，能够自下而上的视频传输形式 整理发源BLA和vHPC的印刷痕迹特女性朋友发送，而使调节消散的记忆力力。  

图4 消退记忆提取依赖于BLA→mPFC和vHPC→mPFC印迹环路

 

04  不同脑区印迹神经元间突触连接的动态重塑调控了消退记忆的提取
 

印象痕迹突触的安稳可靠性是印象标准确保的元素根本。互相，消散印象并不安稳可靠，其对恐慌印象的限开发用会渐渐准确时间的不同就这样弱化，即具有恐慌印象的反复病发，被称为组织复原如初（spontaneous recovery）。这已经是根据消散印象痕迹组织中枢中枢脑感觉运动中枢神经元系激活码缺点造成的。依托于此，学习相关人员推动光遗传基因结合在一起电生活方案查重了消散体能的训练方法一两个月左右后，BLA→mPFC痕迹组织中枢中枢脑感觉运动中枢神经元系和vHPC→mPFC痕迹组织中枢中枢脑感觉运动中枢神经元系在组织复原如初时的突触对接不同（图5a-c）。报告表明，和非痕迹中枢中枢脑感觉运动中枢神经元相对来说，BLA→mPFC和vHPC→mPFC痕迹中枢中枢脑感觉运动中枢神经元在组织复原如初时联接智能测值（paired-pulse ratios, PPRs）特别身高，表示了痕迹中枢中枢脑感觉运动中枢神经元突触前递质挥发释放意识弱化，互相，根据二次的消散体能的训练方法后，BLA→mPFC和vHPC→mPFC痕迹中枢中枢脑感觉运动中枢神经元突触标准持续重新修建（图5d,e）。依据会比较AMPAR/NMDAR测值，观察分析在了这样的不同，表示了组织复原如初与消散印象痕迹中枢中枢脑感觉运动中枢神经元突触后自我调节性流失有关系（图5f,g）。不仅，在反向的方学习（mPFC→BLA），主尊述突触不同（图5h-j）。等报告表示了，恐慌印象组织复原如初已经是根据对应目标的消散印象痕迹中枢中枢脑感觉运动中枢神经元突触对接标准弱化造成的。  

图5 消退记忆印迹连接的动态重塑

  最后的，实验者安全验证痕印脑面面神经系统系统元突触的可逆转性。借力AAV病毒码承载在FosTRAP2 x H2B-GFP双转DNA小鼠的BLA和vHPC痕印脑面面神经系统系统元中体现ChR2，在mPFC中埋入金属。成果体现 ，借力光遗传病高頻促进诱因LTP可能够抑制恐惧感记住的组织化完全恢复如初，这与组织化完全恢复如初前已经褪去培养的比强度一样（图6a,b）。虽然，实验者借力在体金属登记发展，光引诱LTP后光促进品牌进入校园市场BLA和vHPC痕印脑面面神经系统系统元可形成中下游mPFC痕印脑面面神经系统系统元活力明显添加（图6c-g）。这样的成果显示了，BLA→mPFC和vHPC→mPFC痕印脑面面神经系统系统元两者的突触连到介导了褪去记住去除。  

图6 光控LTP增强印迹连接促进消退记忆的提取

 

结论
 

本文借助病毒载体示踪技术、TRAP记忆印迹细胞标记技术、行为学、光遗传学、电生理、在体光纤记录等多种技术手段，系统研究了恐惧消退中形成的新记忆—消退记忆，在记忆印迹细胞群及其互相连接构成的印迹环路和印迹网络层面，揭示了消退记忆印迹神经元的工作模式，解析了跨脑区印迹神经连接强度的动态变化规律，为加深理解消退记忆容易遗忘或失效的行为学特征提供了最直接的神经生物学证据。同时也为情感障碍性脑疾病尤其是难治性（易复发）抑郁症和焦虑症等疾病的治疗提供全新思路。

上海交通大学基础医学院博士研究生谷雪和博士后吴延娇为该论文的共同第一作者。复旦大学李伟广研究员、上海交通大学基础医学院徐天乐教授和上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心江帆教授为该论文的共同通讯作者。 

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