Mol Psychiatry | 李伟广/徐天乐/江帆合作的具体分析害怕降下来記憶的动态数据印子在线机制化

   恐惧记忆是生物体适应复杂生存环境的保护性机制之一。然而，过度的、不合理的恐惧记忆对机体却是极其有害的，是导致抑郁症、焦虑症、创伤后应激障碍等重大情感和精神障碍的首要因素。作为生物体进化出的灵活应对恐惧记忆的重要机制，消退训练（Extinction）是通过形成新的消退记忆用以对抗固有恐惧记忆的认知过程。消退记忆是机体通过调整学习行为以适应复杂环境变化的生理基础，具有极为重要的理论和现实意义。现有的恐惧记忆消退策略是从认知层面减低恐惧情绪，是当前相关神经精神疾病治疗的主要治疗手段，然而这种方法并不能完全消除恐惧记忆：新形成的消退记忆容易遗忘或丢失，导致固有的恐惧记忆再次出现（记忆重现, Renewal）或自发恢复（Spontaneous recovery）。 

恐惧记忆重现会进一步滋生绝望情绪甚至引起重度抑郁乃至自杀。因此，恐惧记忆消退-重现转换的神经环路和分子机制，是脑认知和脑疾病研究前沿的重大“痛点”问题。针对这一问题，。另一方面，解析恐惧消退形成新记忆的大脑物质基础，刻画消退记忆存储和动态表达的基本规律，亦可以为相关神经精神疾病治疗提供有效手段。
 

 2022年7月8日，复旦大学脑科学转化研究院李伟广研究员、上海交通大学基础医学院徐天乐教授团队和国家儿童医学中心（上海）、上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心江帆教授团队合作在Molecular Psychiatry杂志上发表“Dynamic tripartite construct of interregional engram circuits underlies forgetting of extinction memory”的研究论文。研究针对恐惧记忆消退过程中新形成的消退记忆，发现了以内侧前额叶皮层（medial prefrontal cortex, mPFC）为中心的消退记忆印迹神经网络，揭示了消退记忆印迹网络的工作模型，以及跨脑区消退记忆印迹神经连接的动态变化规律，为理解抑郁症、创伤后应激障碍等神经精神疾病治疗后复发提供了科学依据。

 

 

结果

01  消退记忆印迹神经元的分布
 

关键在于，小编灵活运用声响-触电偶联惧怕心理背诵英语行为表现学范式根据体系结构面面神经活性酶类受损血血血细胞群靶向治疗从组技艺的记印子受损血血血细胞箭头形式（FosTRAP战略）实验设计淡化背诵英语的印子受损血血血细胞根本。将FosTRAP2 x H2B-GFP双转基因食品遗传小鼠享受1天的声响-触电偶联惧怕心理学习培锻炼习（Conditioning A），自后小鼠做3天的淡化背诵英语练习（Extinction B），并在第2天淡化练习前30 min享受小鼠4-羟基他莫西昔芬（4-OHT）工作，利于在背诵英语淡化具体步骤中激话的面面神经元表达方法H2B-GFP（图1a），报告单会发现淡化背诵英语印子受损血血血细胞手机存储在跟部前额叶皮层（medial prefrontal cortex, mPFC）、肌底外则核桃仁核（basolateral amygdala, BLA）和腹侧海马（ventral hippocampus, vHPC）、丘脑等另一个脑区（图1b,c）。   出现双转基因水稻组小鼠认同“绝望遗忘降下来測試”（ABB測試）或“绝望遗忘复现測試”（ABA測試）（图1d），习惯学毕竟显现，绝望复现測試引发小鼠更强的绝望反馈（图1e）且c-fos着色毕竟显现绝望遗忘复现时伴近年来时间的推移降下来遗忘印记面神经末梢元的仰制。而遗忘降下来时伴近年来时间的推移类似面神经末梢元的再激活码（图1f-h）。

 
图1 消退记忆印迹神经元的分布

 

02  消退记忆印迹细胞的双向操纵控制消退记忆的提取
 

为研究消退记忆印迹细胞群在恐惧记忆相关行为中的调控作用，研究者在TRAP2（Fos^2A-iCreER）小鼠mPFC中注射AAV-EF1α-DIO-NpHR3.0-EGFP病毒，并埋入光纤，随后小鼠接受恐惧记忆行为学范式（图2a）。结果显示，在消退记忆测试阶段，借助光遗传学技术抑制消退记忆印迹细胞群，可引起小鼠更强烈的恐惧反应，表现为小鼠的木僵行为（freezing）增加（图2b）。

  马上又，实验者将AAV-EF1α-DIO-ChR2(E123T/T159C)-mCherry木马注入于TRAP2小鼠mPFC中，并埋入光纤宽带（图2a）。得知光遗传的缴活下滑記憶痕印上皮受损细胞群，可产生在绝望記憶初现测试方法中小企业鼠的木僵手段明星下滑（图2c），表明了缴活此类痕印上皮受损细胞群可推进绝望記憶下滑，仰制記憶初现。  

同样地，光遗传学分别失活或激活BLA和vHPC中相关的记忆印迹细胞可抑制或促进恐惧记忆的消退（图2d-g）。这些结果提示了，记忆消退印迹细胞对于消退记忆提取的充分必要性。
 

图2 消退印迹细胞的双向操纵控制消退记忆的提取

 

03  BLA→mPFC和vHPC→mPFC印迹环路介导消退记忆的提取
 

现在来，做者凭借光遗传性学的能力分辨减弱或激活码FosTRAP2 x H2B-GFP双转遗传基因小鼠BLA和vHPC中褪去记住痕迹体组织，害怕记住标准操作学范式成果显示，BLA和vHPC痕迹体组织与mPFC痕迹体组织彼此留存定向招生的作用接入（图3）。凭借hiv病毒示踪的能力显示，mPFC痕迹运动面精神元认可源自于BLA痕迹运动面精神元（BLA→mPFC）和vHPC痕迹运动面精神元（vHPC→mPFC）的单突触搜索（图4a,b）。  

图3 BLA和vHPC印迹细胞与mPFC印迹细胞之间存在定向的功能连接

  为立即认证BLA、vHPC和mPFC记意力痕迹上皮细胞核中间的定位突触连续，研发者在TRAP2小鼠mPFC针剂AAV-EF1α-DIO-TetTox-EGFP艾滋病毒感染，BLA或vHPC针剂AAV-DIO-ChR2-mCherry艾滋病毒感染（图4c）。出现破伤风黑色素轻链TetTox降解mPFC痕迹感觉神经系统元，光隐性基因修改密码BLA或vHPC痕迹上皮细胞核始终无法 倒转害怕显现（图4d,f）；在相反的成语的方往前，中医BLA或vHPC的突触传递信息，同一时间修改密码mPFC痕迹感觉神经系统元则还可以倒转害怕显现，加速降下来记意力呈现（图4e,g）。这个导致的提示了mPFC是降下来记意力痕迹微信网络的神经末梢，采用自下而上的传送数据方法资源优化配置源于BLA和vHPC的痕迹特异形輸入，随之国家宏观调控降下来记意力。  

图4 消退记忆提取依赖于BLA→mPFC和vHPC→mPFC印迹环路

 

04  不同脑区印迹神经元间突触连接的动态重塑调控了消退记忆的提取
 

遗忘程度痕印突触的稳固性是遗忘程度承载力提升的的物质基本条件。那么，消失遗忘程度并不稳固，其对焦虑遗忘程度的遏制作而成用会日子推进日子的推进悄悄下降，即本身焦虑遗忘程度的发作，统称自愿复原（spontaneous recovery）。这或者是是因为消失遗忘程度痕印组织激发严重不足引发的。依据此，的研究相关人员利用自身光遗传性构建电生理特点方式测试了消失培训一家月后，BLA→mPFC痕印组织和vHPC→mPFC痕印组织在自愿复原时的突触拼接變化规律（图5a-c）。結果凸显，与其痕印中枢精神元较之，BLA→mPFC和vHPC→mPFC痕印中枢精神元在自愿复原时对接智能测值（paired-pulse ratios, PPRs）明星偏高，表示了痕印中枢精神元突触前递质降低程度下降，时候，要经过从新的消失培训后，BLA→mPFC和vHPC→mPFC痕印中枢精神元突触承载力赖以重造（图5d,e）。依据比AMPAR/NMDAR测值，考察快到近似的變化规律，表示了自愿复原与消失遗忘程度痕印中枢精神元突触后自我调节性丟了关干（图5f,g）。凡此种种，在相对的方往前（mPFC→BLA），主尊述突触變化规律（图5h-j）。等結果表示了，焦虑遗忘程度自愿复原或者是是因为目标中心点的消失遗忘程度痕印中枢精神元突触拼接承载力下降引发的。  

图5 消退记忆印迹连接的动态重塑

  到最后，论述者核实印痕面周围面中枢感觉神经元突触的可逆反应性。借着AAV艾滋病毒各种载体在FosTRAP2 x H2B-GFP双转基因遗传基因小鼠的BLA和vHPC印痕面周围面中枢感觉神经元中传达ChR2，在mPFC中埋入光纤线线。结论展现，借着光基因遗传中频促使加重LTP可能抑制恐惧感记意的自发性性恢复过来过来，这与自发性性恢复过来过来前二次消掉训练课的比强度该是（图6a,b）。还有，论述者借着在体光纤线线信息显示，光促进LTP后光促使上中下游BLA和vHPC印痕面周围面中枢感觉神经元可引起中下游mPFC印痕面周围面中枢感觉神经元化学活化偏态扩大（图6c-g）。哪些结论显示了，BLA→mPFC和vHPC→mPFC印痕面周围面中枢感觉神经元中间的突触连入介导了消掉记意导出。  

图6 光控LTP增强印迹连接促进消退记忆的提取

 

结论
 

本文借助病毒载体示踪技术、TRAP记忆印迹细胞标记技术、行为学、光遗传学、电生理、在体光纤记录等多种技术手段，系统研究了恐惧消退中形成的新记忆—消退记忆，在记忆印迹细胞群及其互相连接构成的印迹环路和印迹网络层面，揭示了消退记忆印迹神经元的工作模式，解析了跨脑区印迹神经连接强度的动态变化规律，为加深理解消退记忆容易遗忘或失效的行为学特征提供了最直接的神经生物学证据。同时也为情感障碍性脑疾病尤其是难治性（易复发）抑郁症和焦虑症等疾病的治疗提供全新思路。

上海交通大学基础医学院博士研究生谷雪和博士后吴延娇为该论文的共同第一作者。复旦大学李伟广研究员、上海交通大学基础医学院徐天乐教授和上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心江帆教授为该论文的共同通讯作者。 

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