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。

图片来源：Cell

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。

图片来源：Cell

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。