調控焦慮樣躲避行為的神經環(huán)路

已有研究表明嚙齒類動物在遇到捕食者后焦慮水平升高，表現(xiàn)出明顯的回避沖突的行為。嚙齒類動物下丘腦捕食者防御網(wǎng)絡主要由下丘腦前核( AHN)、下丘腦腹內側核（VMH）和下丘腦背側前核（PMd）等構成。

高焦慮水平的動物趨避捕食者的行為增多，此外，抗焦慮藥物能夠明顯減少趨避捕食者的行為。焦慮行為和捕食者防御行為是否共享神經環(huán)路？

2022年12月3日中國科學院腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心（神經科學研究所）許曉鴻研究組發(fā)表文章揭示海馬-下丘腦神經環(huán)路調控焦慮樣趨避行為。

圖1：陌生物體增加小鼠焦慮水平

小鼠在曠場實驗大部分時間在周邊區(qū)域自由活動，小部分時間在中心區(qū)域活動，但在中心區(qū)域放置陌生的物體（電池）后，小鼠進入周邊區(qū)域的時間明顯增多，進入中心區(qū)域的時間變得更少。有意思的是，即便是將電池換成玩具飛機或金屬回形針，也能明顯引起小鼠的趨避行為。這就表明陌生的物體引起小鼠的焦慮水平。

光纖鈣成像技術發(fā)現(xiàn)放置陌生物體后，AHN區(qū)域抑制性神經元活性明顯增加。而在接觸熟悉物體時并不引起該類神經元的激活。光抑制AHN區(qū)域抑制性神經元后能夠明顯減弱陌生物體引起的趨避行為，而抑制AHN區(qū)域興奮性神經元促進小鼠對陌生物體的趨避行為。

圖2：AHN抑制性神經元可同時編碼焦慮和捕食者防御行為

研究人員進一步通過c-FOS標記技術發(fā)現(xiàn)在陌生物體和捕食者氣味均能激活AHN區(qū)域抑制性神經元，并存在很大程度上的重疊。單細胞水平鈣成像也發(fā)現(xiàn)存在同時響應上述兩種刺激的神經元，這些結果表明AHN區(qū)域抑制性神經元可同時編碼焦慮和捕食者防御行為信息。

高架實驗可評估嚙齒類動物的焦慮水平，焦慮水平高的小鼠停留在開放臂的時間較少。他們發(fā)現(xiàn)與進入閉合臂相比，在進入開放臂區(qū)域時AHN區(qū)域抑制性神經元活性更強。反復暴露在高架實驗中可增加小鼠的焦慮水平（進入開放臂區(qū)域減少），與此同時，AHN區(qū)域抑制性神經元活性也進一步增強。在光抑制該類型神經元可促進小鼠進入開放臂區(qū)域。

圖3：腹側海馬下托投射到AHN區(qū)域抑制性神經元

逆行示蹤實驗發(fā)現(xiàn)AHN區(qū)域抑制性神經元接受來自于外側隔核、內側視前區(qū)(MPO)和終紋床核(BNST)等多個腦區(qū)的輸入，其中接受腹側海馬下托（vSub）的輸入最多。光纖鈣成像技術發(fā)現(xiàn)小鼠在靠近或離開陌生物體vSub-AHN環(huán)路神經元活性增強，而抑制該神經環(huán)路后促進小鼠進入中心區(qū)域，減弱對陌生物體的趨避行為。

本文揭示了AHN區(qū)域抑制性神經元可同時響應捕食者氣味和焦慮行為刺激，抑制該神經元后可減少焦慮樣的逃避行為。