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恐惧是大脑的本能,所以很多人都会不由自主地怕黑、怕高、怕野兽、怕突然的巨响、怕冷不丁出现的小强……这种本能让我们的祖先学会快速躲避危险,更安全地生存下来,所以才有了今天的我们。
与此同时,我们也能够通过经验来克服本能的恐惧。孩子们熟悉的故事“狼来了”,就是一个典型例子,说明了
随着警报的重复但又没有实际危险出现,人们很快变得不以为意
。
对于大脑如何根据环境刺激产生恐惧,科学家已经探索了多年,但大脑是如何学会克服恐惧的,研究者过去了解得还不多。
最近,伦敦大学学院(UCL)的科学家设计了一项巧妙的实验,让小鼠在实验室里通过学习克服了本能的恐惧,进而揭示这背后的神经环路和细胞机制。他们的研究结果发表在顶尖学术期刊《科学》的最新一期上。研究负责人Sonja Hofer教授指出,这项研究的发现还将有助于我们
理解和治疗与恐惧相关的疾病,例如各种恐惧症(社交恐惧症、幽闭恐惧症等)、焦虑症和创伤后应急障碍(PTSD)
等。
根据论文的描述,研究者设计了一种会在小鼠头顶不断扩大的阴影,模拟天上的捕食者越来越近。最初,这种视觉刺激会成功吓到小鼠,吓得它们拔腿就逃,尽可能逃到笼子的另一头找地方躲起来。然而,当没有地方可躲时,随着刺激次数增加,小鼠逐渐明白这种阴影并不会真的带来生命危险,一段时间后学会了处之泰然,有地方可躲也不去躲。换句话说,经验让它们学会了克服本能的恐惧反应。
图片来源:123RF
与此同时,研究人员重点观察了小鼠脑中一个名为
腹外侧膝状核(vLGN)
的区域,因为vLGN所在的丘脑前侧包含大量抑制性神经元,是各种本能行为的抑制控制中心。而且,vLGN接收的输入信息来自大脑皮质的视觉区,也就是接收视觉信息的刺激。Hofer教授的研究团队在先前发表于
Neuron
的论文已经指出,vLGN是控制视觉威胁诱发小鼠防御反应的关键节点。
在此次新研究中,研究人员利用逆行示踪技术标记了从视觉皮层投射到vLGN的神经环路,发现
从
大脑皮层高级视觉区后侧(plHVA)
到vLGN的神经通路对于学会克服视觉威胁带来的本能恐惧反应至关重要
。如果plHVA失活,小鼠就无法学会克服视觉威胁引发的本能恐惧反应。
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小鼠大脑冠状切片显示皮层视觉区的神经元投射到腹外侧膝状核(vLGN),这条通路是介导抑制本能恐惧反应的神经环路的一部分(图片来源:参考资料[3];Credit:Sainsbury Wellcome Centre)
然而令研究者意外的是,他们发现在小鼠学习掌握了这一经验后,大脑皮层的plHVA不再重要。这一发现在Hofer教授看来,
是对有关学习和记忆的传统认识的一种挑战
。因为大脑皮层一直被看作是大脑学习、记忆的中心,也是我们能够依据经验而灵活改变自身行为的关键。但新的研究结果表明,
克服本能恐惧反应的学习记忆储存在丘脑前侧的vLGN而不是大脑皮层
,是vLGN神经元群施加了对本能恐惧反应的抑制。
论文中,研究人员还进一步阐释了克服本能恐惧的学习过程与vLGN神经元的神经电活动增强有关,而这种增强由脑中释放的
内源性大麻素
触发。内源性大麻素是大脑内部调节情绪和记忆的一种信号分子,其释放降低了vLGN神经收到的抑制性输入信号,于是在视觉威胁出现时vLGN神经元可以更有力地抑制恐惧反应。
基于这些发现,研究人员认为
靶向vLGN神经环路或局部内源性大麻素系统或可以为治疗恐惧相关的精神障碍提供新思路
。因为当恐惧反应过度时,恐惧提供的就不是保护而是痛苦了。在各种恐惧症、焦虑症或创伤性应激障碍的情况下,如果能够有效地抑制恐惧反应,无疑可以为患者解除痛苦,提高生活质量。
参考资料:
[1] Sara Mederos et al., Overwriting an instinct: Visual cortex instructs learning to suppress fear responses. Science 2025, Doi: 10.1126/science.adr2247
[2] Alex Fratzl et al., Flexible inhibitory control of visually evoked defensive behavior by the ventral lateral geniculate nucleus. Neuron 2021, Doi: 10.1016/j.neuron.2021.09.003
[3] Scientists discover brain mechanism that helps overcome fear. Retrieved Feb. 7, 2025 from https://www.sainsburywellcome.org/web/research-news/scientists-discover-brain-mechanism-helps-overcome-fear
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