已确定有助于驱动对恐惧和焦虑的身体反应的脑细胞

简介：BNST中的波诺克神经元可触发瞳孔反应并响应焦虑和恐惧而增加心率。

诸如恐惧和焦虑之类的强烈情绪往往伴随着可测量的身体变化，并伴随着这种变化，包括血压升高，心律和呼吸增加以及瞳孔散大。这些所谓的“生理唤醒反应”通常在精神疾病如焦虑症和抑郁症中异常高或低。现在，UNC医学院的科学家们已经发现了一群脑细胞，这些脑细胞的活动似乎可以驱动这种唤醒反应。

这项研究发表在《细胞报告》（Cell Reports）上的科学家发现，人为地强迫小鼠这些脑细胞的活动会引起瞳孔散大，心跳加快，从而引起焦虑反应等行为。

这一发现有助于阐明情绪的神经根，并指出新识别的唤醒相关神经元人群的人脑对应物可能成为焦虑症和其他涉及异常唤醒反应的疾病的未来治疗目标。

第一作者JoseRodríguez-Romaguera博士，UNC精神病学系助理教授，UNC神经科学中心成员，卡罗莱​​纳州联席主任说：“专注于唤醒反应可能会提供一种干预精神疾病的新方法。” UNC医学院的压力倡议。

Rodríguez-Romaguera和共同第一作者Randall Ung博士是医学博士，同时还是精神病学系兼职助理教授，当时他们是Garret Stuber博士的UNC实验室的成员，他领导了这项研究。华盛顿大学。

Stuber说：“这项工作不仅识别了引起唤醒和焦虑的神经元的新群体，还为将来进行实验以系统地检查分子定义的细胞类型如何促进复杂的情绪和生理状态打开了大门。” “这对于开发神经精神疾病的新疗法至关重要。”

焦虑症，抑郁症和其他具有异常高或低唤醒反应特征的疾病会影响很大一部分人口，仅在美国就包括数以千万计的成年人。治疗可能会减轻症状，但许多副作用都有，这些疾病的根本原因通常仍然不清楚。

在大脑的复杂性中弄清这些根源一直是一个巨大的挑战，实验室技术直到最近才开始克服。

Rodríguez-Romaguera，Ung，Stuber及其同事检查了杏仁核内的大脑区域，称为BNST（末端纹状体的床核），该区域在先前的研究中与小鼠的恐惧和焦虑样行为相关。

越来越多的科学家将这一地区视为未来精神药物的有希望的靶标。在这种情况下，研究人员将一组表达神经递质基因Pnoc的BNST神经元归零，该基因已知与疼痛敏感性有关，最近与动机有关。

该团队使用了一种相对较新的技术，称为双光子显微镜技术，对小鼠大脑中的BNST Pnoc神经元进行直接成像，而小鼠则呈现出有害或诱人的气味–分别可靠地引起恐惧/焦虑和奖励行为的刺激，以及适当的唤醒反应。以此方式，科学家们发现，当向动物提供这些气味刺激中的任何一种时，这些神经元中的活性往往伴随着小鼠瞳孔的快速扩张。

然后，研究人员使用了另一种称为光遗传学的先进技术-用光控制基因工程细胞-人工驱动BNST Pnoc神经元的活性。他们发现刺激BNST Pnoc的活动会触发瞳孔反应，并增加心率。在小鼠进行焦虑诱导迷宫测试（传统上用于评估焦虑药物）时，光遗传学驱动神经元增加了动物的焦虑迹象，而光遗传学沉默神经元则具有相反的作用。

Rodríguez-Romaguera说：“本质上，我们发现激活这些BNST Pnoc神经元会引起唤醒反应，并使焦虑状状态恶化。”

该发现主要是基础神经科学的壮举。但这也表明，用未来的药物靶向刺激驾驶的神经元（例如BNST Pnoc神经元）可能是减少焦虑症中对负刺激的异常强烈反应的好方法，例如增强对抑郁症中对正刺激的异常弱反应。

这项研究发现了BNST Pnoc神经元并非完全相同，但它们对阳性或阴性刺激的反应有所不同，研究人员现在将这些BNST Pnoc神经元亚类分类。

Ung说：“即使杏仁核的一小部分也是一个复杂的系统，具有不同类型的神经元。”分开讨论将有助于我们更好地了解该系统的工作原理。”

这项研究的其他共同作者是野村宏（Hiroshi Nomura），詹姆斯·奥蒂斯（James Otis），马库斯·巴西里（Marcus Basiri），维杰·南博迪德里，薛学Zhu，埃利奥特·罗宾逊，汉娜·范登·蒙克霍夫，珍娜·麦克亨利，路易莎·埃克曼，奥克萨娜·科西克，托马斯·乔，托马斯·卡什和迈克尔·布鲁查斯。

资金：该研究得到了美国国家心理健康研究所（F32-MH113327，F30-MH115693，K99-MH118422，T32-MH093315，K99-MH115165，R01-MH112355），美国国家神经系统疾病和中风研究所（T32- NS007431），国家心肺血液研究所（R01-HL150836），国家药物滥用研究所（F32-DA041184，R37-DA032750和R01-DA038168），儿童肿瘤基金会，脑与行为研究基金会，以及杨生物医学学者奖。

资料来源：北卡罗莱纳大学联系人：Mark Derewicz –北卡罗莱纳大学图片：图片来源：野村浩史博士

原始研究：开放访问。 Rodríguez-Romaguera等人在扩展的杏仁核中编码表达前孕激素的神经元，并促进对动机显着刺激的快速唤醒反应。细胞报告

在扩展的杏仁核编码前pronociceptin表达神经元，并促进对动机显着刺激的快速唤醒反应。

动机状态由受多个大脑区域控制的认知，情感和生理成分组成。该神经回路的组成部分是终末皮纹层的床核（BNST）。在这里，我们确定BNST中表达基因propronociceptin（Pnoc BNST）的神经元可以调节生理刺激的快速变化，这些变化在受到动机显着刺激后会发生。使用体内双光子钙成像，我们发现当小鼠暴露于厌恶和有益气味时，Pnoc BNST神经反应直接与瞳孔大小的快速增加相对应。此外，这些神经元的光遗传学激活会增加瞳孔大小和类似焦虑的行为，但不会引起进路，回避或运动。这些发现表明Pnoc BNST神经元的兴奋反应编码了调节焦虑状态的快速唤醒反应。进一步的组织学，电生理学和单细胞RNA测序数据表明，Pnoc BNST神经元由遗传和解剖学上可识别的亚群组成，这些亚群可能会差异性地调节对刺激性刺激的快速唤醒反应。