神经科学家在控制焦虑行为的海马中发现一种新的细胞类型

回避是对威胁的适应性反应,一旦我们了解了动物的身分,动物便可以远离危险情况。 尽管逃避对生存至关重要,但当它使我们避免有用的情况且没有实际威胁时,它可能会适得其反,成为防御反应。 在患有创伤后应激障碍(PTSD)和回避型人格障碍(AvPD)的人中,可以从临床上看到这一点,在这种情况下,人们无法参与可能会有所帮助。

例如,患有PTSD的人可能在撞车后避免开车或骑车,也许首先避免撞车时使用特定型号的汽车,但由于恐惧的普遍性,然后避免越来越多的运输方式(在极端情况下),直到他们基本上不再使用任何交通工具,甚至可能不再坐车回家。 AvPD患者(类似于社交焦虑症,但更为严重和普遍)具有极端的社会抑制力,避免社交互动,感到不安全和不足,并且对他人的评估高度敏感。 避免也会限制我们的思考能力。 人们经常压抑思想并抑制感情(“体验回避”),这会导致日常问题并干扰个人成长和发展。

当人们对感知到的威胁有不良适应能力,以至于干扰到人们的社会关系和所从事的期望活动时,回避就会变得残酷。 为了避免加重伤害,回避行为会使人们避免从事建设性行为,例如从事害怕做的活动(例如,骑车,在工作和个人环境中更具社会效益),这会导致学习失误。恐惧反应。 回避行为既会阻止学习新的行为,又会阻止他们回到行之有效的方法上,而消极的体验会导致回避行为。 因此,回避可以锁定创伤后的反应,防止治疗性的重新参与和恢复。

创伤理论中的一般模型被认为过分简化,是将杏仁核视为产生恐惧(尽管它与其他情绪状态有关),而将海马视为提供上下文,涉及叙事或情节记忆和空间取向。 因此,在PTSD中,杏仁核太活跃了(例如,所有汽车都会发出警报),海马将下班,让我们相信所有汽车实际上都是威胁(即使我们从理智上意识到这不是真的)会导致大脑较深的较深部分出现更高功能的“头脑风暴”。

相比之下,如果没有PTSD,曾经发生过车祸的人将能够认识到他们感到害怕上车(如果确实如此),而是将其置于透视之中,并认识到他们的恐惧如果可以理解的话会被夸大。 因此,基本模型是在病理状态下,杏仁体过强而海马体过弱会导致不平衡,从而使额叶皮层(与执行功能相关)不堪重负,并导致适应不良。 治疗上的努力是通过各种手段来恢复这种平衡。

然而,正如Jimenez及其同事(2018)的最新研究很好地证明了这个故事。 除了将海马视为纯粹的记忆和恐惧的上下文之外,先前的研究表明,虽然海马的上侧(“背侧”)参与了位置(上下文),但腹部侧(“腹侧”)参与了与焦虑处理和随后的行为反应有关。 腹侧海马连接(发送神经元的“投影”到)各个关键的大脑区域,包括杏仁核,下丘脑(涉及基本的生理活动,应激反应和基本的哺乳动物行为)等。

为了明确焦虑细胞在腹侧海马中的作用,Jimenez及其同事使用了光遗传学小鼠模型。 他们将微型显微镜植入这些小鼠的大脑深处,以直接查看感兴趣区域的细胞活动,并使用病毒对这些细胞进行编程,以便可以使用细小的光缆在其上打开和关闭它们。海马的一部分(一种称为“光遗传学”的技术)。 因为这些大脑区域基本上是所有哺乳动物共有的,并且通过进化高度保守,所以这种啮齿动物模型的发现可能以许多重要方式应用于人类。

看海马中的焦虑细胞。

资料来源:希门尼斯等人,2018

这种极其精致而优美的方法使研究人员可以准确地看到老鼠暴露于威胁性,压力大的环境中时发生了什么,并观察了它们打开和关闭这些细胞时发生了什么。 当腹侧海马中的那些细胞被关闭时,表现出基于恐惧的反应的小鼠会继续显示那些反应吗? 此外,大脑的哪些部分被海马的焦虑细胞激活,从而导致回避和对威胁的相关反应?

首先,使用一些标准的研究规程(例如,非基于恐惧的避开非常明亮的光线,使用电击盒进行恐惧调节)来教给小鼠避免和基于恐惧的反应。 研究人员比较了不同条件下的海马细胞反应,以确保他们确实看到了对焦虑的反应。 他们发现被称为vCA1的神经元被恐惧选择性激活,从而导致回避,而不是其他情况。

通过使用光遗传学方法来打开和关闭这些vCA1细胞(以及控制其他反应的不同非焦虑相关细胞),以及一系列其他操作,他们不仅能够确定这些细胞对焦虑的特异性,而且还能确定他们通过向下丘脑外侧发送消息来控制恐惧相关的回避,然后下丘脑产生行为和生理反应。 换句话说,当vCA1细胞被允许正常运行时,它们通过激活下丘脑驱动基于恐惧的回避反应和应激反应。

当他们关闭vCA1细胞时,即使它们已经适应了条件,它们也没有表现出可以避免的恐惧反应。 他们还表明,尽管相同的vCA1细胞与杏仁核相连,但它们并未通过大脑的这一部分控制回避行为。 相反,杏仁核和海马体之间的联系更多地与学习基于恐惧的反应有关,这与当前的理解保持一致。

尽管在人类中的临床应用还有很长的路要走,但发现特定的海马细胞群通过对下丘脑的特定影响来驱动与恐惧相关的回避的发现是一项基本发现。 如果我们能够开发出专门影响这一领域的方法,则可能有可能直接针对传统医学方法以及脑刺激技术在临床疾病中发现的不良适应症回避和其他基于恐惧的反应。 原则上,这样的发现在法医环境中也有用,它可以通过观察大脑本身发生的情况来查看报告的反应是否“确实”发生。 例如,从理论上讲,有可能在神经学水平上验证某人的报告,该人报告由于事故后的回避而无法上班。

除了具有临床潜力外,对vCA1细胞的位置及其作用的了解也更加透彻,使研究人员能够使用非侵入性技术(例如神经影像学研究)更有效地研究人类,以了解vCA1细胞是否为人类版本做与老鼠相同的事情。 这在诊断上可能很有用。 例如,腹侧海马中较高活性的“生物标志物”可以与其他相关发现结合起来进行可靠的诊断测试。 越来越多的情况,尤其是在精神病和其他没有一项生物学测试的领域,使用密集的计算方法来理解“大数据”是新的范例。

这种方法的一个很好的例子是使用药物基因组学测试来预测药物反应,例如抗抑郁药,抗精神病药,止痛药和其他治疗方法。 药物基因组学测试已经用于临床护理中,并且在早期就已成为标准。 与其进行一项测试来告诉我们是否有人会对给定的治疗有所反应,不如分析多项测试的结果(每种测试仅有限地使用),就可以提供具有临床意义的信息。 可以在计算模型中构建的小型测试越多,整体诊断测试就越有用,并且随着新研究的开展,可以对模型进行修改和完善。

使用脑成像进行诊断还需要能够理解大数据,目前正在研究包括抑郁症在内的其他临床疾病。 例如,通过查看一组抑郁症患者的影像数据,研究人员已经能够识别出四种不同的抑郁症“生物型”。 下一步将涉及开发临床上有用的诊断测试,并将抑郁症的不同生物型与可用的治疗方法进行关联,以优化临床决策。 就目前而言,景观正在变化


最初在 www.psychologytoday.com上 发布