越來越多的文獻(xiàn)表明，內(nèi)源性大麻素（eCBs）可以促進(jìn)記憶消退，從而成為消退缺陷疾病的潛在治療靶點(diǎn)，包括焦慮癥和創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙（PTSD）。然而，盡管人們對(duì)eCBs的消退介導(dǎo)作用非常感興趣，這些行為背后的神經(jīng)回路基礎(chǔ)尚不清楚。

杏仁核是一個(gè)受神經(jīng)調(diào)節(jié)控制的大腦區(qū)域，對(duì)恐懼的消退至關(guān)重要。先前的研究表明，嚙齒動(dòng)物杏仁核基底外側(cè)核（BLA）的eCB水平在恐懼消退后升高。近期的研究進(jìn)一步表明，嚙齒動(dòng)物mPFC（特別是腹內(nèi)側(cè)PFC[vmPFC]/邊緣下皮層）中的神經(jīng)元通過對(duì)BLA和鄰近結(jié)構(gòu)的輸入來指導(dǎo)記憶消退。

近日，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院和國(guó)家酗酒和酒精中毒研究所Andrew Holmes教授和Ozge Gunduz-Cinar（第一作者）在Neuron上發(fā)表研究，該團(tuán)隊(duì)證明在恐懼消退過程中，eCBs在mPFC/BLA神經(jīng)元中動(dòng)態(tài)發(fā)出信號(hào)，并有助于記憶消退。

1、前額葉-杏仁核興奮促進(jìn)恐懼消退并增加BLA eCBs水平

經(jīng)過恐懼訓(xùn)練后，再加上部分恐懼消退訓(xùn)練，研究人員發(fā)現(xiàn)，光激活mPFC/BLA后在消散提取檢測(cè)種產(chǎn)生更低水平的freezing行為[Fig.1A-D]。與此同時(shí)，接受部分消退訓(xùn)練+光激活組的動(dòng)物在BLA中具有更高水平的花生四烯酸乙醇胺（AEA）[Fig.1E,F]。

這些初步數(shù)據(jù)表明，光遺傳學(xué)刺激mPFC-BLA促進(jìn)了消退記憶的形成，并導(dǎo)致BLA中AEA水平的增加。并結(jié)合CB1R拮抗劑（SR141716A，利莫那班）進(jìn)一步表明，在消退訓(xùn)練過程中，刺激BLA中的mPFC軸突會(huì)動(dòng)員BLA eCBs，進(jìn)而通過CB1R介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)促進(jìn)消退。

Figure 1 mPFC/BLA神經(jīng)元的光激活通過BLA eCBs促進(jìn)恐懼消退

2、消退過程中前額葉-杏仁核eCBs的動(dòng)態(tài)信號(hào)傳導(dǎo)

為了更清楚地了解eCBs信號(hào)的時(shí)間動(dòng)力學(xué)，研究人員利用基因編碼的基于GPCR激活的eCB生物傳感器（GRABeCB2.0）來測(cè)量動(dòng)物消退時(shí)mPFC/BLA神經(jīng)元的eCBs。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在訓(xùn)練過程中，GRABeCB2.0信號(hào)對(duì)US的反應(yīng)增加，但對(duì)CS沒有反應(yīng)。有趣的是，在消退訓(xùn)練中（50 trial），與早期（前5個(gè)trial）消退訓(xùn)練相比，CS開啟期GRABeCB2.0信號(hào)略有下降，在晚期（最后5個(gè)trial）尤為明顯[Fig.2D,E]。

最引人注目的是，CS關(guān)閉后的時(shí)間段內(nèi)，GRABeCB2.0信號(hào)顯著增加。并且相對(duì)于早期的消退訓(xùn)練，這種CS關(guān)閉相關(guān)的增加在后期減弱[Fig.2F,G]。GRABeCB2.0信號(hào)在CS關(guān)閉期間增加的發(fā)現(xiàn)表明，eCBs可能在mPFC/BLA中發(fā)出信號(hào)，以跟蹤消退期間電擊遺漏的預(yù)期——消退早期高，消退后期低。

Figure 2 消退期間mPFC/BLA神經(jīng)元的eCBs的刺激相關(guān)時(shí)間模式

3、eCB-CB1R信號(hào)調(diào)節(jié)前額葉-杏仁核突觸神經(jīng)傳遞

eCBs的一個(gè)關(guān)鍵特征是它們能夠抑制神經(jīng)遞質(zhì)的突觸前釋放，投射到BLA的mPFC神經(jīng)元，其神經(jīng)遞質(zhì)是谷氨酸。通過電生理記錄BLA神經(jīng)元中光誘發(fā)的興奮性突觸后電流（oEPSC），發(fā)現(xiàn)CB1R介導(dǎo)的對(duì)mPFC/BLA突觸谷氨酸釋放概率的抑制[Fig.3A-D]。其次，還發(fā)現(xiàn)vmPFC/BLA突觸的激活足以導(dǎo)致BLA eCBs的增加，并在mPFC/BLA突觸產(chǎn)生谷氨酸釋放的長(zhǎng)期抑制（LTD）[Fig.3E-G]。

Figure 3 eCB-CB1R信號(hào)調(diào)節(jié)mPFC/BLA神經(jīng)傳遞

4、CRISPR-Cas9突變前額葉-杏仁核Cnr1損害記憶消退

最后，研究人員采用CRISPR-Cas9技術(shù)在mPFC/BLA神經(jīng)元中選擇性丟失Cnr1（大麻受體）。并證實(shí)CRISPR-Cas9突變導(dǎo)致CB1R介導(dǎo)的對(duì)mPFC/BLA突觸谷氨酸釋放的抑制功能喪失[Fig.4E]。從行為學(xué)水平來看，Cnr1突變小鼠和對(duì)照小鼠在恐懼訓(xùn)練和消退期間表現(xiàn)的行為效應(yīng)一致，然而突變小鼠在消退恢復(fù)檢測(cè)中的freezing水平明顯高于對(duì)照組[Fig.4G]，不過這種消退損害是短暫的，并且是vmPFC/BLA通路所特有的[Fig.4F-I]。

Figure 4 vmPFC/BLA而非dmPFC/BLA的CRISPR-Cas9-Cnr1缺失，損害記憶消退

總結(jié)

圖片摘要

本研究為我們理解eCBs通過其信號(hào)調(diào)節(jié)恐懼消退的神經(jīng)基質(zhì)提供了一個(gè)新的重要進(jìn)展。其中一個(gè)關(guān)鍵的新發(fā)現(xiàn)源于對(duì)eCBs的GRABeCB2.0生物傳感器記錄。

總之，該研究提出了一種新的模型，在該模型中，mPFC/BLA神經(jīng)元在恐懼消退期間的參與動(dòng)員了BLA中的eCBs，進(jìn)而動(dòng)態(tài)地向這些神經(jīng)元報(bào)告CS-電擊關(guān)聯(lián)的學(xué)習(xí)預(yù)期的變化，以支持消退記憶的體現(xiàn)。為我們理解eCBs促消退作用背后的神經(jīng)回路機(jī)制提供了重要依據(jù)。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2023.06.023

參考文獻(xiàn)

Gunduz-Cinar, Ozge et al. “A cortico-amygdala neural substrate for endocannabinoid modulation of fear extinction.” Neuron, S0896-6273(23)00482-8. 19 Jul. 2023, doi:10.1016/j.neuron.2023.06.023

編譯作者：Young（brainnews創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)）

校審：Simon（brainnews編輯部）






標(biāo)簽：腦科學(xué)