北京時(shí)間4月29日23時(shí)，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院李曉明教授課題組在《自然-神經(jīng)科學(xué)》（Nature Neuroscience）在線發(fā)表了題為《一條新的介導(dǎo)恐懼逃跑行為的皮層丘腦神經(jīng)環(huán)路》（“A novel cortico-intrathalamic circuit for flight behavior”）的研究論文。

該研究新發(fā)現(xiàn)了一條由丘腦網(wǎng)狀核介導(dǎo)的從皮層至丘腦的神經(jīng)環(huán)路，參與調(diào)控動(dòng)物恐懼性逃避行為。該研究在恐懼性逃避行為和相關(guān)的精神疾病如創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙（PTSD）發(fā)病的環(huán)路機(jī)制方面有著概念性的突破，為這一領(lǐng)域的研究開辟了新的研究方向。

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士生董平、王浩為論文的共同第一作者，李曉明教授為通訊作者。

左起：余小丹，沈晨杰，付佳毓，王浩，李曉明，李春悅，鄭迪

恐懼是一種當(dāng)機(jī)體面臨可能會(huì)對(duì)生存產(chǎn)生威脅性刺激時(shí)產(chǎn)生的情緒反應(yīng)。對(duì)于生物體而言，面對(duì)危險(xiǎn)性刺激產(chǎn)生迅速有效的應(yīng)對(duì)是保障物種生存和延續(xù)的關(guān)鍵。在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中，面對(duì)不同的環(huán)境時(shí)，生物體往往會(huì)進(jìn)化出適應(yīng)性的行動(dòng)策略。例如：當(dāng)我們認(rèn)為該危險(xiǎn)刺激源是可以控制或者躲避的時(shí)候，我們一般會(huì)傾向采取主動(dòng)防御策略，即逃跑行為（flight）。當(dāng)該危險(xiǎn)刺激源是無(wú)法控制或者躲避的時(shí)候，則更傾向采用被動(dòng)防御策略，如凍結(jié)行為（freezing）。

丘腦網(wǎng)狀核（Thalamic reticular nucleus, TRN）是一個(gè)位于丘腦外背側(cè)貝殼形態(tài)的核團(tuán)，因?yàn)橛泻芏嗥优c丘腦之間相互投射的軸突束穿過該核團(tuán)，這些軸突束與該核團(tuán)共同形成了網(wǎng)狀復(fù)合體結(jié)構(gòu)，丘腦網(wǎng)狀核的“網(wǎng)狀”也是由此而來(lái)。丘腦網(wǎng)狀核在腦中被認(rèn)為是起著“門控”作用，負(fù)責(zé)過濾篩選皮層和丘腦之間的信息交換，被認(rèn)為在選擇性注意，睡眠中起著重要作用。但是，丘腦網(wǎng)狀核亞區(qū)及其神經(jīng)環(huán)路與恐懼性逃避的相關(guān)性尚不明確。

為了解決這一科學(xué)問題，李曉明教授團(tuán)隊(duì)的研究人員首先發(fā)現(xiàn)丘腦網(wǎng)狀核中邊緣亞區(qū)（limbic TRN）中小清蛋白（Parvalbumin，PV）陽(yáng)性GABA能神經(jīng)元的興奮性與條件性逃避行為相關(guān)。然后，他們利用光遺傳抑制limbic TRN中PV神經(jīng)元的活動(dòng)時(shí)，小鼠的逃避行為消失了,一動(dòng)不動(dòng)，出現(xiàn)凍結(jié)行為。而激活這群神經(jīng)元時(shí)，小鼠則會(huì)產(chǎn)生防御性逃避、跳躍等行為。這表明limbic TRN中的PV神經(jīng)元在防御性逃避中的起著重要作用。

第3天逃跑行為中，Limbic TRN PV陽(yáng)性神經(jīng)元鈣信號(hào)記錄熱圖

那么，limbic TRN中PV神經(jīng)元調(diào)節(jié)恐懼性逃避行為的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制是什么呢？接下來(lái)，他們利用順、逆向病毒追蹤的方法，分別找到了這群神經(jīng)元的上游（前扣帶皮層，Cingulate cortex，Cg）和下游（丘腦中背核，intermediodorsal thalamus nucleus, IMD）。通過激活Cg到limbic TRN這條環(huán)路，能夠通過抑制下游IMD神經(jīng)元的活動(dòng)，減少對(duì)杏仁核（Amygdala）的興奮性輸入，進(jìn)而促進(jìn)動(dòng)物產(chǎn)生防御性逃避逃跑行為。

《自然-神經(jīng)科學(xué)》的評(píng)審專家對(duì)這一研究給予了高度評(píng)價(jià)，“這是一項(xiàng)非常好的研究，具有高度原創(chuàng)性和不被期望的發(fā)現(xiàn)（unexpected findings），該研究中利用光遺傳技術(shù)雙向證明了皮層-丘腦網(wǎng)狀核-丘腦這樣一條三級(jí)環(huán)路在調(diào)控動(dòng)物的防御性逃跑行為中的關(guān)鍵作用，該環(huán)路是杏仁核介導(dǎo)的恐懼行為的重要上游”；“這項(xiàng)研究不僅具有原創(chuàng)性，而且具有概念性的突破，為理解防御性逃跑行為作出了重要貢獻(xiàn)”；“該研究開辟了恐懼研究的新領(lǐng)域，為我們進(jìn)一步研究動(dòng)物面臨恐懼性環(huán)境時(shí)是如何做決策提供了新的研究思路和方向”。

該研究得到了浙江大學(xué)段樹民院士、陳家東研究員、汪浩教授和武漢中科院物理數(shù)學(xué)所徐富強(qiáng)研究員的大力幫助，受到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和“情感和記憶的神經(jīng)環(huán)路基礎(chǔ)”重大計(jì)劃集成項(xiàng)目等的資助。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41593-019-0391-6

這已經(jīng)是李曉明教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)今年三度梅開，在情感的神經(jīng)環(huán)路研究領(lǐng)域取得重大突破，并發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊上。今年一月，李曉明教授團(tuán)隊(duì)關(guān)于發(fā)現(xiàn)厭惡環(huán)路參與抑郁癥和喜好環(huán)路參與成癮的研究成果分別在《Nature Medicine》和《Neuron》發(fā)表，引起學(xué)界和社會(huì)廣泛關(guān)注。

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院李曉明教授是教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授，國(guó)家杰出青年基金獲得者，其實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期研究情感和情感障礙的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制，在突觸和神經(jīng)環(huán)路的結(jié)構(gòu)和功能調(diào)控領(lǐng)域，尤其在精神分裂癥、抑郁癥等疾病的發(fā)病機(jī)制方面取得重要研究成果，代表性論文以通訊作者發(fā)表在國(guó)際著名期刊如《Nature Medicine》、《Nature Neuroscience》、《Neuron》等上，并被國(guó)際同行發(fā)表專文正面評(píng)述。作為主要完成人獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。