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對于包括人在內(nèi)的所有哺乳動物來說，突然的聲音或觸覺刺激可以在毫秒時間內(nèi)誘發(fā)機體產(chǎn)生下意識的驚跳反射（startle reflex），也就是我們常說的“嚇一跳”。驚跳反射存在于哺乳動物的整個生命周期，它的產(chǎn)生可以將機體多處肌肉收縮反應緊急調(diào)動起來，保護容易受傷的部位，如眼睛與后頸部，也為后續(xù)進一步的防御反應，如原地凍結（freezing），逃跑（escape）,躲避（avoidance）等做好準備。驚跳反射的程度可以指征機體的焦慮狀態(tài)，其異常更是與創(chuàng)傷后應激障礙癥（Post-traumatic stress disorder, PTSD）、恐慌癥（Panic disorder, PD）等精神類疾病密切相關。盡管驚跳反射是一種重要的本能防御行為，但是控制驚跳反射的基本神經(jīng)環(huán)路尚不清楚。

11月4日，中國科大生命科學與醫(yī)學部及第一附屬醫(yī)院熊偉教授課題組在Nature Communications期刊發(fā)表題為“A brainstem reticulotegmental neural ensemble drives acoustic startle reflexes”的研究論文，揭示了耳蝸核-腦橋尾側網(wǎng)狀核-脊髓運動神經(jīng)元這條神經(jīng)環(huán)路在調(diào)控驚跳反射行為中的重要作用。

在本研究中，課題組首先通過c-fos染色、在體電生理記錄及在體光纖記錄，發(fā)現(xiàn)聲音誘發(fā)驚跳反射（Acoustic startle reflex, ASR）時，位于腦干的腦橋尾側網(wǎng)狀核（Reticulotegmental nucleus, RtTg）的谷氨酸能神經(jīng)元被大量激活（圖1）。隨后，研究人員使用光遺傳及化學遺傳手段，發(fā)現(xiàn)特異性激活RtTg谷氨酸能神經(jīng)元可以觀察到小鼠出現(xiàn)彈跳表現(xiàn)，頸部及后肢肌肉也能同步記錄到肌電活動，這是典型的驚跳反射行為。而特異性抑制RtTg谷氨酸能神經(jīng)元則可以抑制小鼠產(chǎn)生驚跳反射，并且不會影響運動協(xié)調(diào)、步態(tài)、感知覺等其它行為。

圖1.聲音刺激誘發(fā)驚跳反射時，小鼠RtTg內(nèi)谷氨酸能神經(jīng)元被激活

隨后，課題組對RtTg核團的上下游進行了病毒示蹤，發(fā)現(xiàn)RtTg內(nèi)的谷氨酸能神經(jīng)元直接接受來自耳蝸核（Cochlear nucleus, CN）的興奮性投射，其中CN是聲音信息傳入大腦的第一級接收核團。光遺傳/化學遺傳特異性激活/抑制CN-RtTg投射可誘發(fā)/抑制小鼠的驚跳反射。從肌肉處使用缺陷型狂犬病毒進行逆行追蹤，發(fā)現(xiàn)RtTg與脊髓運動神經(jīng)元之間存在直接突觸聯(lián)系。更進一步的追蹤實驗結果表明，RtTg谷氨酸能神經(jīng)元在接受CN的輸入后，直接投射到脊髓運動神經(jīng)元（Spinal motor neurons, MNs），最終完成對頸部及四肢肌肉的控制（圖2）。

圖2. CN-RtTg-spinal MNs環(huán)路介導聲音誘發(fā)的驚跳反射行為

該研究首次鑒定了一條RtTg介導的控制驚跳反射的神經(jīng)環(huán)路，加深了目前對本能防御行為神經(jīng)機制的認識，也為后續(xù)進一步研究創(chuàng)傷后應激障礙、恐慌癥等疾病中出現(xiàn)的驚跳反射異常行為提供了新的方向。

熊偉教授課題組郭薇薇博士和范思佳博士為本文共同第一作者，熊偉教授為通訊作者。研究過程中，我校薛天團隊、周逸峰團隊以及北京大學李毓龍團隊給予了協(xié)作與支持。該研究得到了基金委、科技部、中科院和中國科大的大力支持。

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-26723-9

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（生命科學與醫(yī)學部、科研部）