大腦是如何識別出危險的:新發現
我們的存在取決於被稱為「戰鬥還是逃跑」的進化天賦。但是我們的大腦中聽到鬧鐘第一次響聲,以及大腦中被動員起來表達恐懼並在將來記得避險的其他部分是哪裡呢?
以冷泉港實驗室(CSHL)副教授李博和博士後研究生馬里奧·彭佐、石溪大學的傑森·圖恰羅內為首的科學家團隊已經開始在1月19日《自然》雜誌發表的題目為「室旁丘腦控制中央杏仁核的恐懼迴路。」中以論文的形式回答問題。利用小鼠模型,研究人員已經鑒定出一條全新的保護生命的迴路負責識別和記住威脅,還有激活大腦以應對危險。
「這次研究豐富了我們對大腦解剖學和恐懼記憶正常運作的理解,」石溪大學醫學科學家教育項目(MSTP)和神經生物學與行為系的一名醫學博士/哲學博士的學生,合著者傑森·圖恰羅內說道。「它也會為會導致焦慮、恐慌症、而且或許會有創傷後應激障礙的錯誤的危險處理提供線索。」
研究團隊首先觀測了丘腦,即被認為是大腦的「總機」部分。他們尤其專註於丘腦的室旁核,根據作者所述,「這是很容易通過物理與心理應激源激活的區域。」
作為他們實驗研究的一部分,研究人員利用輕微的腳部撞擊來模擬危險情況。他們也會從基因上改變老鼠以研究迴路的特定部分在保護老鼠免受「危險」的過程中所發揮的作用。
首先,他們確認PVT的確對危險高度敏感。之後他們觀測了尾部的神經元正與中央杏仁核的橫向分區進行交流,神經科學家稱此為恐懼記憶的一個位點。
通過一系列抑制來自神經元的通訊的實驗,他們發現pPVT在使小鼠習慣於害怕特定的環境和並記住這些恐懼過程中扮演著重要的角色。他們也證明這個知識是「直接接入」神經突觸的。
但化學信使讓pPVT神經元發送了什麼信號以將這條信息傳給他們在CeL的表親的?研究人員假設信使也許會是腦源性神經營養因子(BDNF),該蛋白質已知具有調節突觸的功能。
為了檢驗這個假設,研究人員沒有用產生BDNF的基因或是BDNF受體而創造出老鼠。這兩種老鼠表現出識別危險的能力有所削弱,甚至是在被調整這麼做之後。研究人員也測試了BDNF對老鼠的影響,測試的老鼠是在用BDNF注入它們大腦後未發生基因改變的老鼠,這會造成對危險的「強烈」回應。
pPVT神經元中產生的BDNF傳輸的以及CeL受體收到的通訊信號,研究人員推斷,「不僅能夠促進穩定的恐懼記憶的形成和恐懼回應的表達。」
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