為何恐懼總在平靜時卷土重來？Stephen Maren團隊揭示海馬神經元群體調控消退恐懼復發機制

2025-05-28 15:34

來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客

消退學習是創傷后應激障礙（PTSD）行為治療的核心，但恐懼的復發是這一方法面臨的主要挑戰。最近的研究發現，丘腦連接核（RE）在抑制已消退的恐懼記憶中起著關鍵作用。當沉默RE時，會導致已消退的恐懼再次出現（即“回路誘導的復發”）。大量研究表明，RE可能通過抑制海馬（HPC）依賴性恐懼記憶的提取來促進消退。

基于此，2025年5月24日，德克薩斯農工大學Stephen Maren研究團隊在Molecular Psychiatry雜志發表了“Hippocampal ensembles regulate circuit-induced relapse of extinguished fear”揭示了海馬神經元群體調控回路誘導的消退恐懼復發。

作者首先檢測了破壞HPC中情境性恐懼記憶的形成是否可以防止回路誘導的恐懼復發。在聽覺恐懼條件反射之前，向海馬內注射NMDA受體拮抗劑APV，結果不僅消除了情境性恐懼記憶，還阻止了隨后對聽覺條件刺激（CS）的恐懼復發。在第二個實驗中，使用了一種基于活動依賴的標記系統在恐懼條件反射期間于HPC神經元中表達興奮性DREADDs。在恐懼消退之后，通過化學遺傳學手段重新激活這些神經元群體，足以引發對已消退條件刺激的恐懼復發。在第三個實驗中，在消退學習過程中捕獲的HPC神經元群體中表達了興奮性DREADDs，并發現通過化學遺傳學重新激活該神經元群體足以抑制回路誘導的恐懼復發。綜上所述，依賴于海馬的神經元群體在調控已消退恐懼的表達和復發過程中起到了關鍵作用。

圖一背側海馬中的恐懼記憶是針對情境的，而非針對條件刺激

為了探究海馬依賴的情境性記憶是否對回路誘導的恐懼復發是必需的，作者評估了阻斷情境性恐懼記憶的形成是否可以減弱RE誘導的恐懼復發。首先檢測了向海馬內注射NMDA受體拮抗劑APV是否可以選擇性地削弱情境性恐懼條件反射。大鼠在接受新的聽覺恐懼條件反射訓練之前，立即向背側海馬雙側注射APV。將大鼠置于條件反射訓練環境中后，在聲音刺激呈現前，其基礎僵直反應水平較低。隨著條件反射訓練的進行，僵直反應在整個訓練過程中逐漸增加。在恐懼條件反射訓練后的第24小時和第48小時，大鼠分別接受了無藥物干預的情境回憶測試（10分鐘）和條件刺激回憶測試（5次單獨呈現條件刺激）。在情境回憶測試中，藥物處理組存在顯著差異，接受APV處理的大鼠僵直反應明顯低于對照組。相反，在條件刺激回憶測試中，APV處理對條件性僵直反應沒有顯著影響。

圖二回路誘導的恐懼復發依賴于背側海馬的恐懼記憶

接下來，作者研究了在背側海馬注射APV后接受恐懼條件訓練的大鼠是否還會出現回路誘導的恐懼復發。與之前的實驗相同，大鼠在接受聽覺恐懼條件反射訓練前，立即向背側海馬雙側注射APV或對照溶液。次日，在一個新的環境中對聽覺條件刺激進行消退訓練。在消退訓練24小時后，在進行消退回憶測試前，向丘腦連接核注射muscimol（一種GABA受體激動劑，用于暫時抑制該腦區活性）。在恐懼條件反射階段，各組之間在僵直行為上沒有顯著差異；但隨著訓練進行，所有大鼠的僵直反應都明顯增加，表明它們成功建立了恐懼記憶。在恐懼消退階段，也觀察到訓練試驗的顯著變化，但組間差異不明顯。在進行消退回憶測試前，大鼠被隨機分為兩組，分別接受RE區域的muscimol或生理鹽水注射。注射muscimol后，對照組大鼠出現了對已消退條件刺激的恐懼復發，而APV處理組則沒有這種現象。表明在背側海馬注射APV的大鼠未能表現出由RE抑制引發的恐懼復發。這一結果表明，只有具備完整的情境性恐懼記憶（依賴海馬），才會發生回路誘導的恐懼復發。

圖三化學遺傳學重新激活海馬中的恐懼消退記憶痕跡可抑制回路誘導的已消退恐懼復發

作者之前的研究結果表明，背側海馬中的恐懼記憶對于回路誘導的恐懼復發是必需的，并且通過化學遺傳學手段重新激活海馬中的恐懼記憶痕跡足以引發恐懼復發。作者接下來在大鼠進行恐懼消退記憶回憶的過程中標記海馬中的相關神經元群體。在恐懼條件反射訓練期間，所有大鼠的基礎僵直反應水平較低，并在訓練開始后逐漸升高。次日，所有大鼠被放置在一個新的環境中（環境B），接受包含45次條件刺激的恐懼消退訓練。在整個消退過程中，各組之間的僵直反應沒有顯著差異，但隨著訓練的進行，條件性僵直反應顯著下降，表明恐懼記憶成功地被削弱。在最后一次消退訓練結束后，大鼠被移出DOX飲食，以打開一個時間窗口，用于在隨后的消退回憶階段標記海馬的神經活動。一旦回憶測試完成，大鼠重新恢復DOX飲食。在成功標記了背側海馬的消退記憶神經元群體之后，進一步評估重新激活這些神經元是否能夠減弱由RE區域藥理學失活所引發的恐懼復發。在標記消退記憶后的第24小時，大鼠在接受消退回憶測試前被隨機注射對照溶液或CNO（化學遺傳學激活劑）。同時，部分大鼠在測試前接受RE區域的muscimol或生理鹽水注射，以誘發恐懼復發。結果顯示，向RE注射muscimol后，大鼠出現了對已消退條件刺激的恐懼復發，通過系統性給予CNO來激活消退記憶相關的神經元群體，可以有效降低恐懼復發的程度。綜上所述，化學遺傳學重新激活海馬中的消退記憶神經元群體，能夠顯著減輕由神經回路誘導的恐懼復發。

總結

作者的研究顯示，依賴于海馬的情境性記憶在調控對已消退條件刺激的恐懼反應，以及由RE失活所引發的恐懼復發過程中起著關鍵作用。在沒有海馬依賴的情境性恐懼記憶的情況下，對已消退條件刺激的恐懼不會出現；通過化學遺傳學手段重新激活海馬中的恐懼相關神經元群體足以引發對已消退刺激的恐懼復發；而激活與消退記憶相關的海馬神經元群體則可以減輕由回路誘導的恐懼復發。作者的數據表明，RE是前額葉皮層（PFC）與海馬（HPC）之間相互作用的關鍵節點，它調控與情境相關的厭惡記憶的提取。