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picture from Internet 解析文章首发于唧唧堂网站www.jijitang.com 解析作者｜唧唧堂心理学研究小组 秋秋；审校编辑｜Runsong 写在前面的话——插播一段损友XL前两天给予我的一语哲思：前阵子搭火车的途中，突然有这样一句话闯入脑海：世界上最残忍的是时间；世界上最仁慈的也是时间，治愈人的所有伤痕。的确，时间拥有治愈伤痕的魔力。 此外，想必大家都知道，心理学是一门描述、解释、预测、控制人类行为的交叉学科。但限于当前可用相关技术的发展、普及的局限性，目前的研究层次大都局限于描述和解释阶段；预测人类相关行为的研究较少，更深一层次的对行为进行控制的有关研究更是凤毛麟角。 心理学研究的开展和相应时代下科技的应用这两者之间是息息相关。所以，当心理学炙热的典型研究与高冷的生物高科技技术两相牵手之际，有关伤痕的记忆又是怎样被抚平呢？且看下文神奇的解析。 论文基本信息 本文是针对《通过向杏仁核中输入特定的LTP来编码不同的恐惧记忆（Encoding of Discriminative Fear Memory by Input-Specific LTP in the Amygdala）》的一篇论文解析，该论文于2017年8月发表于《Neuron》杂志上。该论文作者包括Woong Bin Kim, Jun-Hyeong Cho。 研究背景与问题 每个生命都有局限性。为了适应外界不断变化的环境，动物们必须发展出对危险情境有恐惧反应的能力。并且，进化出区分不同的感觉信息源，之后将令人反感的事件只和相关的刺激相联结。比如说，在听觉恐惧记忆习得的情况下，学习将一个中性的刺激听觉条件刺激（比如，一个声音）和一个令人反感的非条件刺激（比如，足底电击）相联系起来时，被试会对中性的声音（相关的听觉刺激）产生条件式的恐惧反应——石化（freezing behavior）。但从神经和突触水平上来讲，辨别不同听觉刺激，只对相关刺激有选择地做出恐惧反应的机制仍带着神秘的面纱。 另外，LTP（长时程增强）在条件式恐惧记忆的习得中扮演着重要的角色。但，在恐惧记忆的习得过程中，是否有选择地将LTP引到传递特定条件刺激信息到杏仁核的神经通路中？特定条件刺激传递到杏仁核的通路的去强化是否会抑制对条件刺激的恐惧记忆？本研究结合依据神经活动的标记（neural activity-dependent behavioral labeling）方法、光遗传刺激（optogenetic stimulations）方法以及电生理记录（electrophysiological recordings）方法来探寻个中一二。 研究过程和结果 研究一行为标记操作 研究一行为标记结果 采用小鼠当被试，在对其进行声音刺激（Tone exposure）或者静养（home cage）的处理之前，先给小鼠注射AAV-DIO-eYFP，一周之后再给其注射Tamoxifen，接受声音处理两周之后再检测小鼠相应的脑组织。 结果发现，相比于静养组，接受声音刺激的小鼠，其听觉皮层（ACx）和内侧膝状核（MGN）中eYFP的比例均更高。这表明，行为标记神经元包括了对声音进行反应的ACx/MGN神经元。 研究一双重行为标记操作 研究一双重行为标记结果 为了检验本行为标记方法的独特性，在小鼠接受第一次声音刺激和第二次声音刺激的情况下，我们采用不同的荧光蛋白来标记ACx和MGN。初次标记时，让小鼠分别接受4kHZ、12kHZ声音或者静养的处理。两周之后，再进行第二次行为标记，让小鼠听4 kHZ的声音，90分钟之后，再检测小鼠脑组织。 结果发现，当小鼠接受相同的声音刺激（4kHZ-4kHZ）时，在所有mCherry+神经元中，双重标记的ACx和MGN神经元（mCherry+/shGFP+）的比例高于其他两种声音处理所产生的结果。这表明了我们行为标记技术的独特性。 研究二操作 我们给小鼠注射AAV-DIO-ChR2-eYFP，一周之后注射Tamoxifen，再让小鼠听4kHZ或者12kHZ的声音。3周之后，对声音有反应的ACx和MGN神经元表达了ChR2-eYFP，且在杏仁外侧核（LA）中发现了被标记的eYFP。为了引起特定声音的ACx/MGN-LA通路中的轴突变化，我们采用蓝光照明来激活在LA中表达的ChR2。 结果发现，ACx/MGN中的轴突用不同荧光蛋白标记之后，在LA中也被检测到了。这表明，这一神经通路在将传递特定听觉信息到杏仁核中的重要角色。当ACx/MGN神经元全部表达了ChR2，兴奋性突触后电流（EPSC）的电位更大，且呈正态分布。总之，这些结果表明LA中的一些神经元能够优先接受ACx/MGN的前突触输入，进而传递特定的听觉信息。 研究三操作 研究四操作 训练小鼠，使其能够成功区分CS+（12kHZ的声音，较高的音，简称“高音”）和CS-（4kHZ的声音，较低的音，简称“低音”）。之后，对小鼠进行上述一系列操作。 我们发现，在听觉恐惧学习条件下，在高音所诱发的通路中，检测到了后突触表达的LTP，而在低音所诱发的通路中则未能检测到它。 本研究预探讨一下，可辨别的恐惧学习中，是否将LTP全部引入到ACx/MGN-LA通路中？在随机选择的ACx/MGN-LA通路中，本研究通过排除高音所诱发通路中LTP的作用而来检验突触的效率来进一步探讨此问题。 为了达到这一目的，给小鼠的ACx/MGN注射AAV-pCaMKIIα-ChR2-eYFP 和 AAV-pEF1α-DIO-eArch3-eYFP。ChR2在CaMKIIα的控制下，它能够在ACx/MGN中全部表达，而eArch3仅限于在高音诱发的通路中表达。接下来，我们用蓝光激活ChR2的表达，用橘黄色光抑制eArch3的表达。 结果发现AMPA/NMDA比率（该比率反应突触联结强度的变化）在恐惧组和无恐惧组之间无差。这说明了，后突触表达的LTP并非全部，而是有选择地引入到ACx/MGN-LA通路中。 采用双行为标记的方法，用ChR2标记对高低音反应的前突触ACx/MGN神经元，用tdTomato标记恐惧学习中激活的后突触LA神经元。行为标记之后，训练小鼠可以区别高音。同时，LA神经元中表达了tdTomato。结果如下图： 这表明，LTP能被优先引入到高音诱发的前突触听觉皮层-后突触杏仁外侧核这一通路中。 本研究预检验恐惧记忆的消失是如何影响高低音通路中的突触传递效率的。恐惧组（FC）中的小鼠接受高音和非条件刺激（足底电击）的处理。其后，小鼠能够对高音产生恐惧反应；对于恐惧消失组（EX）的处理是在小鼠成功获得辨别恐惧刺激的能力之后，连续两天给小鼠重复呈现高音。之后，小鼠对高音的恐惧感消失；呈现给无恐惧控制组（NS）中的小鼠高低音，但不伴有足底电击。之后，我们发现，FC和EX的AMPA/NMDA比率高于NS，且FC和EX无差。这表明，在高音所诱发的通路中，即使对高音的恐惧记忆消失，突触仍然保持增强的状态。 本研究预检验由低音诱发的ACx-LA通路中，特定输入的去增强化是如何影响对条件刺激的恐惧反应的。我们让小鼠听4或者12kHZ的音，并且引入ChR2蛋白。随机对ACx/MGN-LA通路进行体内光刺激（1HZ，5分钟），并记录LA神经元中的EPSC。结果光刺激引起通路中EPSC较长时间的电位下降。 接下来，我们使用1HZ的体内光刺激来诱发低音诱发通路的去增强。先给小鼠注射AAV-pEF1α-DIO-ChR2-eYFP（ChR2-eYFP组）或者AAV-pEF1α-DIO-eYFP（eYFP组）。之后，小鼠获得了行为标记：接受高音处理的小鼠表达了ChR2-eYFP或者对高音反应的小鼠表达了eYFP。之后的具体操作见下图。 研究八操作 结果发现，ChR2-eYFP组小鼠对高音的恐惧反应减弱了。这表明光刺激之后，对恐惧记忆的消退依赖于ChR2的表达；并且相比于未接受光刺激的小鼠，接受1HZ光刺激的小鼠其高低音通路中AMPA/NMDA比率更小。这表明光刺激能移除低音通路中的恐惧记忆。
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