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brainnews 作者学术经纬
▎药明康德内容团队编辑
当我们在生活中面临威胁时，往往会有多种感官向我们发出提醒信息。例如当周围着火了，我们会感受到热、看见烟雾、闻到着火的气味。当来自视觉、听觉、味觉、嗅觉与触觉的威胁信息传入大脑，我们的大脑又是如何将这些信息转化成单一的感受——恐惧的？
在一项发表于Cell Reports的研究中，索尔克生物研究所的科学家揭示了其中的分子通路。通过一种名为降钙素基因相关肽（CGRP）的多肽分子，大脑中两类独立的神经元能将来自不同感官的威胁信息整合成统一的信号并传递至杏仁核，在那里进一步翻译成恐惧的感受。研究团队表示，这项突破有望为与恐惧相关的病症（例如创伤后应激障碍、自闭症、偏头痛等）提供新的治疗方向。
“我们发现的神经通路，工作方式类似于中央警报系统，”领导这项研究的Sung Han教授表示，“我们欣喜地发现，CGRP神经元被来自视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉这5种感官的信息激活。全新神经通路的发现为治疗恐惧相关的失调症提供了思路。”
此前的研究告诉我们，不同通路分别将听觉、视觉、触觉等威胁信号传递至不同脑区。理论上，如果有单一通路可以整合这些信息，将对个体的生存更为有利，但尚未有研究揭示这样的通路。
此外还有研究发现，开启行为响应、对外界刺激形成恐惧记忆的杏仁核，会接收来自脑区的大量信号输入，并且杏仁核中含有大量与负面记忆相关的CGRP。
基于这些线索，研究团队提出猜想：尤其多见于丘脑、脑干区域的CGRP神经元，会将不同感官的威胁性信息传递至杏仁核。这些通路形成相应的行为应答、帮助形成关于威胁性信息的负面记忆。
▲该研究揭示了来自不同感官的威胁性信息如何整合为恐惧的感受（图片来源：参考资料[1]）
为了验证这一理论，研究团队开展了一系列实验。他们借助单细胞钙成像技术，记录下在面临多感官威胁性信息时，小鼠CGRP神经元的活动。由此，研究团队得以确定有哪些感官形式参与了神经活动。利用荧光蛋白标记，他们找到了从丘脑与脑干出发的信号通路。此外，研究团队借助行为测试，评估了小鼠的记忆与恐惧感。
▲杏仁核接收的威胁性信息分别来自脑干（红色）与丘脑（绿色）（图片来源：索尔克生物学研究所）
综合这些分析，研究指出：两类不同的CGRP神经元（分别位于丘脑和脑干）投射至杏仁核中不重叠的区域，形成两个独立的神经回路。而这两类神经元均能编码威胁性的多感官信息。最后，他们发现这两条神经通路对于负面记忆的形成必不可少。
Han教授指出，虽然这项研究是基于小鼠实现的，但在人类大脑中，相应的脑区同样能大量表达CGRP。因此，这项研究发现的神经通路，同样可能参与人类与威胁相关的精神障碍的形成。接下来，研究团队将进一步检验CGRP信号如何调控偏头痛、创伤后应激障碍、自闭症等由多感官刺激参与的失调症状。
参考资料：
[1] Sukjae J. Kang, Shijia Liu et al., A central alarm system that gates multi-sensory innate threat cues to the amygdala. Cell Reports, 2022; 40 (7): 111222 DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111222
[2] How the brain gathers threat cues and turns them into fear. Retrieved August 16th, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/961653
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