Cell：为啥听到恐怖电影的音乐会害怕？这篇文章告诉你恐惧感到底「挑逗」了哪根神经

丁香学术2021-10-12

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研究背景

听到恐怖电影的音乐时，人们常常会不由自主感到紧张或害怕，也有人对警报声格外敏感和恐惧。那么，你是否设想过声音和恐惧感之间的联系是如何建立起来的呢？其实，这也是神经科学家们一直以来探索的问题之一。

哺乳动物皮层神经环路由多种细胞组成，这些细胞负责调控信号传递和可塑性。去抑制神经元、抑制性及兴奋性神经元中不同的神经肽受体表达分布情况提示不同神经环路可能由不同的神经系统调控。

特异性的神经肽和信号分子受体表达通常经由突触外传递方式进行，提示基于皮层神经调质的多通道通信存在，并调节相应的神经网络活性。尽管对皮层细胞类型和调节模式有了一定的了解，但是皮层中大多数神经肽在细胞层面及其对行为的影响尚不明确。

2021 年 10 月 4 日，霍华德·休斯医学研究所的 Bernardo L. Sabatini 团队在 Cell 杂志上发表了题为 Bombesin-like peptide recruits disinhibitory cortical circuits and enhances fear memories 的文章，揭示 GRP（gastrin-releasing peptide）主要经突触外扩散方式调节 VIP（vasoactive-intestinal peptide）细胞。VIP 细胞密切参与皮层对声音和电击刺激的应答，GRP-GRPR 通路可增强听觉恐惧记忆，提出了选择性抑制皮层微环路的神经肽招募是调节恐惧记忆的机制。

图片来源：Cell

研究思路

研究团队在小鼠大脑皮层检测到广泛的 GRP 及 GRP 受体表达

首先，研究团队根据已发表文献确定小鼠视觉皮层存在 GRP 受体，而该受体在团队前期实验已经证实和 VIP 细胞特异性神经肽神经调节密切相关。

随后研究团队通过 FISH（荧光原位杂交技术）确定 80% 以上的 VIP 细胞表达 GRPR，且 80% 以上 GRPR 阳性神经元同时表达 VIP，说明 GRPR 在皮层区域比较专一地表达在 VIP 细胞内。

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接下来，考虑到 GRPR 也在听觉皮层（ACx）输入区域表达，为了探究这些表达 GRPR 的区域是否可能是 ACx 直接上游脑区，研究团队向 ACx 中注射 CTB（霍乱毒素 B 亚型）逆向标记 ACx 上游核团，同时结合 FISH 检测结果，发现大多数 CTB 阳性细胞在外侧杏仁核，近半的 CTB 阳性细胞在丘脑和外周皮层表达 GRP，而颞联合区和对侧听觉皮层则少见共表达情况，提示听觉皮层上游脑区的 GRP 阳性细胞可能是皮层 GRP 的远程来源。

随后研究团队利用伪狂犬病毒（RV tracing）跨突触逆向标记 ACx 中 VIP 阳性细胞，并仅在 ACx 和听觉丘脑的后侧发现少量的标记细胞。综合以上结果，研究团队证实：与直接突触输入不同，VIP 细胞可跨多皮层区域接收 GRP 信号。该结果也通过光激活杏仁核-皮层投射，检测皮层 L2/3 层 VIP 细胞兴奋性突触后电流变化得到证实。

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GRP 去极化并增加皮层 VIP 细胞的细胞内 Ca²⁺

通过膜片钳实验发现，向 ACx VIP 细胞加入 GRP 时，VIP 细胞发生去极化，同时该去极化作用可被 GRPR 抑制剂显著抑制并呈现剂量依赖性，确定 GRP 参与 VIP 细胞去极化过程。考虑到 G 蛋白偶联受体 GRPR 第二信使是细胞内的钙离子水平，为了量化细胞内钙离子水平，研究团队构建了 GCaMP6s-P2A-mBeRFP 荧光表达系统，用以标记细胞内钙离子水平，并发现加入 GRP 后，VIP 细胞内钙离子水平明显升高，提示 GRP 是 VIP 细胞信号转导的选择性调质。

ACx VIP 细胞在恐惧条件下编码调控声音和电击刺激应答，且该过程受 GRP 调节

研究团队利用 GCaMP6s-P2A-mBeRFP 荧光表达系统定量检测 GCaMP 荧光变化，发现在给予小鼠声音和电击刺激时，小鼠 ACx 的 VIP 细胞可记录明显的荧光信号，即表明 VIP 细胞内的 Ca²⁺水平增加。

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为了验证 GRP/GRPR 信号通路是否参与恐惧记忆调节，研究团队利用 CRISPR-Cas9 特异性敲除 ACx 中 GRPR，在不影响 ACx VIP 细胞正常生理功能的情况下，敲除 GRPR 的小鼠恐惧记忆回溯行为明显减少，提示 GRPR 信号通路参与增强皮层依赖的恐惧记忆形成。

随后，研究团队发现 ACx VIP 阳性细胞敲除 GPRP 的小鼠在恐惧应激条件下，相比于野生型小鼠，ACx VIP 阳性细胞 Fos 表达水平明显降低，提示 GPRP 参与介导 ACx VIP 细胞编码调控声音和电击等刺激。

图片来源：Cell

讨论

研究团队证实了 GPRP 是 VIP 细胞依赖的信号转导中重要的调节物质，并且在大部分皮层区域内 GPRP 比较特异性地在 VIP 细胞表达；同时证实了 VIP 细胞参与听觉皮层对声音和电击等刺激的应答，且 GRP-GRPR 通路可增强听觉恐惧记忆。

大脑皮层中神经调节因子的作用十分复杂，理解大脑皮层功能在不同情绪或生理状态下如何调节是了解复杂大脑的一小步。这项研究帮助我们增加了对大脑恐怖记忆形成过程的认识，此外，对于治疗一些神经疾病，如创伤后应激综合征（PTSD），也有着借鉴意义。

题图来源：站酷海洛

参考资料：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.09.013