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Neuron:重大突破!首次鉴定出焦虑细胞

来源:本站原创 2018-02-17 23:32

2018年2月17日/生物谷BIOON/---晚上在光线不好的街道上行走时,你的手掌会出汗吗?根据来自哥伦比亚大学欧文医学中心(CUIMC)和加州大学旧金山分校(UCSF)的神经科学家开展的一项新的研究,这种感觉可能源于在你的大脑内部深处新鉴定出的“焦虑细胞(anxiety cell)”放电。相关研究结果发表在2018年2月7日的Neuron期刊上,论文标题为“Anxiety Cells in a Hippocampal-Hypothalamic Circuit”。
图片来自Salk Institute。

这些研究人员在小鼠中的一个被称作海马体的大脑结构内发现了这些焦虑细胞。但是,论文共同通信作者、CUIMC精神病学教授Rene Hen博士说,这些焦虑细胞很可能也存在于人体中。

Hen说,“我们称之为焦虑细胞是因为这些细胞仅在小鼠处于让它们天生害怕的地方(比如更可能暴露在它们的捕食者存在的地方,或者高架站台)时才会放电。”

这些焦虑细胞的放电将信息传递给大脑的其他部分,从而导致焦虑行为。在小鼠中,这些行为包括避开危险区域或逃离到安全区域。

尽管大脑中的许多其他细胞已被鉴定为在焦虑中发挥作用,但这项研究中发现的这些焦虑细胞是首个已知代表着焦虑状态的细胞,而与引发这种焦虑情绪的环境无关。

论文共同通信作者、UCSF精神病学助理教授Mazen Kheirbek博士说,“这是令人兴奋的,这是因为它代表着一种直接而又快速的让小鼠对引发焦虑的地方作出反应而无需要通过更高阶的大脑区域的大脑通路。”

论文第一作者、哥伦比亚大学内外科医生学会博士生Jessica Jimenez说,“鉴于我们在海马体中发现这些焦虑细胞,这就为探索我们之前不知道的治疗思路开辟了新的领域。”

CUIMC精神病学主任Jeffrey Lieberman教授说,“这项研究表明在动物模型中利用基础科学技术进行转化研究如何能够阐明人类情绪的潜在基础和精神障碍的病因,从而为治疗开发指明方向。”

就一定程度而言,焦虑是健康的

焦虑是正常的,而且对动物的安全是至关重要的。焦虑是对远处的威胁作出的一种情绪反应,比如在一种让动物暴露于它的捕食者存在的环境中。安全的选择是避开这些环境,因此焦虑引发躲避行为。

当人们高估威胁时(比如,与人群交谈引起与潜在遇到蛇时的同样反应),焦虑就成为问题。

为了理解焦虑性障碍(anxiety disorder)中发生何种偏差,来自Hen实验室的研究人员一直在研究小鼠以便破解大脑处理健康焦虑的方式。

Kheirbek说,“我们想要理解形成焦虑感的情绪信息在大脑中的编码位置。”

海马体在大脑形成新的记忆和协助包括小鼠和人类在内的动物在复杂的环境里进行导航的能力中发挥着众所周知的作用。但近期的研究也表明着海马体参与调节情绪,而且还有研究表明改变海马体腹侧部中的大脑活动能够降低焦虑。人们也已知道海马体给大脑的其他区域---杏仁核和下丘脑---发送信号,这些信号已经证实控制与焦虑有关的行为。”

利用微型显微镜鉴定出焦虑细胞

利用一种插入到小鼠大脑中的微型显微镜,Hen团队记录了当小鼠在它们的周围环境中自由移动时它们的海马体中的数百个细胞的活动。

无论何时这些小鼠暴露在一种引发焦虑的环境中,这些研究人员都注意到海马体腹侧部中的特定细胞是有活性的。这些小鼠看起来越焦虑,这些细胞的活性就越大。

这些研究人员这些这些细胞的输出到下丘脑。已知下丘脑控制着与焦虑相关的行为(在人类中,这些行为包括心率增快、躲避和应激激素分泌)。

通过使用一种被称为光遗传学的技术让这些焦虑细胞开启和关闭,这些研究人员发现这些焦虑细胞控制着焦虑行为,其中这种技术允许科学家们利用光束控制神经元的活动。当这些细胞遭受沉默时,这些小鼠不再产生恐惧相关的行为,徘徊在高架平台上并且远离保护墙。当焦虑细胞受到刺激时,即使这些小鼠处于“安全”环境中,它们也表现出更多的恐惧行为。

治疗方向

发现这些焦虑细胞提高了开发靶向它们并减少焦虑的疗法的可能性。Hen说,“我们正在研究这些焦虑细胞是否与其他的神经元存在分子上的不同之处。如果这些细胞表面上存在一种特定的让它们与邻近的细胞区分开来的受体,那么就有可能开发出一种降低焦虑的新药。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Jessica C. Jimenez, Katy Su, Alexander R. Goldberg et al. Anxiety Cells in a Hippocampal-Hypothalamic Circuit. Neuron, 7 February 2018, 97(3):670–683, doi:10.1016/j.neuron.2018.01.016

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