2022年08月07日发布 | 714阅读

「大家说」Nature | 李浩等人发现神经降压素调节情绪效价和学习能力的神经机制

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撰稿 | AiBrain 内容团队

排版 | AiBrain 编辑团队



研究概述

人类生存所需的关键能力之一就是将不同时间内发生的信息相串联,并结合环境线索给这些信息赋予积极或消极的情绪标签(即“效价分配”能力)


研究表明,奖励学习和惩罚学习会引起基底外侧杏仁核(BLA)不同投射的增强。但是,某种效价信息是如何选择恰当的下游投射传递到BLA神经元的呢?突触可塑性的亚秒时间尺度是如何与区别预测性线索和结果的更长时间尺度相协调的呢?这些问题目前仍不清楚。


近日,Salk研究所系统神经生物学实验室Kay Tye教授对以上问题进行了阐述,并以“Neurotensin orchestrates valence assignment in the amygdala”为题,在Nature上发表文章。


https://www.nature.com/articles/s41586-022-04964


在这项新研究中,研究人员将目光聚集到信号分子——神经降压素,重点研究了神经降压素对BLA神经元的重要性。神经降压素是与效价处理相关的细胞产生的神经肽,但效价处理也会受到其他少数神经递质的影响。因此,研究人员使用CRISPR基因编辑技术,选择性地从细胞中敲除了神经降压素基因。这也是首次使用CRISPR技术来分离特定的神经递质功能。


本研究发现,在联想学习的过程中,丘脑室旁核(PVT)中表达神经降压素(NT)的神经元会投射到BLA(PVT-BLA:NT)中,而BLA中神经降压素的高低水平则会影响效价分配。


作者使用光遗传学激活PVT-BLA:NT投射可以促进对奖励学习的联想,但在敲除神经降压素基因后,激活PVT-BLA投射则会促进对惩罚学习的联想。作者进一步发现,奖励学习可以提高 PVT-BLA:NT投射中的钙动态学和BLA中的神经降压素水平,而惩罚学习则会抑制神经紧张素的释放。



作者还发现,通过CRISPR在PVT-BLA通路中敲除神经降压素基因会使BLA的神经动力学减弱,并削弱导向奖励线索或惩罚线索的主动行为选择。


总而言之,作者认为神经降压素是BLA中与效价处理相关的一种神经肽。同时,神经降压素是一种关键的神经调节器,它可以将与效价相关的可塑性扩展到与行为相关的时间尺度上,协调杏仁核神经元分配正效价和负效价。

作者自述

索尔克研究所神经生物学实验室教授、霍华德休斯医学研究所(HHMI)研究员Kay Tye表示:“我们基本掌握了人类是如何记住某件事是好还是坏的基础生物学过程。这是我们生命体验的核心内容,但令人难以置信的是,影响这一过程的因素可以归结到单个分子的作用。”


Tye教授表示:“我们发现这两条通路就像铁轨一样,分别导向积极情绪或消极情绪,但我们仍不清楚哪些信号会触发分轨器,将大脑指向特定的轨道。”


凯·M·泰

(Kay M. Tye)

凯·M·泰(Kay M. Tye)是索尔克生物科学研究所(Salk Institute for Biological Sciences)的教授以及Wylie Vale主席。她的研究主要集中在使用光遗传学来识别与先天情绪,动机和社会行为有关的大脑连接。


今年3月份,Kay Tye研究团队在Nature上报道了皮层通过对下丘脑进行投射,参与社会竞争的调节。

AiBrain也进行过报道,欢迎大家学习阅读!


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《Nature | 前额叶和前扣带回参与社会等级和竞争的神经机制》


研究人员发现,当听到“积极”的音调时,不再产生神经降压素的小鼠比产生神经降压素的小鼠寻找糖奖励的速度要慢很多。


并且,不再产生神经降压素的小鼠在听到电击声后,保持静止的时间更长。由此,他们认为不再产生神经降压素的小鼠对电击声的反应比没有经过基因编辑的小鼠更加强烈。


Tye实验室的博士后以及该研究的共同第一作者李浩说,这表明哺乳动物在进化过程中更容易受到消极情绪的影响。化解危机,比如躲避捕食者等,要比寻找食物更加重要。


李浩指出,哺乳动物的杏仁核表现相似,因此人类也可能拥有相似的机制。和小鼠一样,人类也会产生神经降压素。


 “对获得积极情绪相比,焦虑症或抑郁症患者常常想要逃避消极情绪带来的威胁,因此会过多地进行厌恶性情绪处理。如果我们能够控制神经降压素并改变这一平衡,我们也许可以帮到这些患者。”但是,染上毒瘾可能是由于将毒品与积极情绪紧密相连而导致的。


李浩表示:“其实我们可以控制这个开关,打开积极学习或消极学习的通路。最终,我们希望可以基于一通路确定新的治疗靶点。帮助我们进一步研究创伤后应激障碍(PTSD)、焦虑症和毒瘾的治疗。”


同行评述

Reviewer #1:

剑桥大学的Michael Andersen表示:“这项研究确实让我们感到振奋,它让我们深入了解了生物体区别奖励刺激和惩罚刺激背后的脑回路机制,同时也补充了帮助理解焦虑症和创伤后应激产生的相关机制。”


Reviewer #2:

包括情感-熟虑理论(ART)在内的双加工理论的一个基本假设就是,重复的经历会给记忆贴上愉快或难过的效价标签(ART中的“情感评价”)。这项研究表明,神经降压素起到了关键的作用。


Reviewer #3:

记忆效价是系统神经科学的核心。不管是经历各种情绪还是做出协调运动,我们生活的方方面面都与快乐经历或难过经历产生的联系密切相关。缰核和杏仁核是上述功能的核心,现在我们了解的内容更多了。


Reviewer #4:

“这项研究向我们展示了基于回路的药物研发方法,同时提示我们,对于抑郁症、焦虑症和毒瘾等影响情绪效价的神经疾病而言,神经降压素及其受体可能是潜在的治疗干预靶点。”


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