爱游戏app

En

科研進展

2021年11月05日
中國科大在解析本能防御行為的神經環路方面取得新進展

對于包括人(ren)在(zai)(zai)內的(de)所(suo)有哺乳(ru)動物來說(shuo),突然的(de)聲音或觸覺刺(ci)激(ji)可以(yi)在(zai)(zai)毫秒(miao)時間內誘發(fa)機(ji)體(ti)產(chan)生(sheng)(sheng)下意識(shi)的(de)驚(jing)跳(tiao)反(fan)射(she)(startle reflex),也就是(shi)(shi)我們(men)常說(shuo)的(de)“嚇一跳(tiao)”。驚(jing)跳(tiao)反(fan)射(she)存在(zai)(zai)于哺乳(ru)動物的(de)整個生(sheng)(sheng)命周期,它的(de)產(chan)生(sheng)(sheng)可以(yi)將(jiang)機(ji)體(ti)多處肌(ji)肉收(shou)縮(suo)反(fan)應(ying)緊急調動起來,保(bao)護(hu)容易受傷的(de)部位,如(ru)眼睛(jing)與(yu)后(hou)頸(jing)部,也為后(hou)續進一步的(de)防御反(fan)應(ying),如(ru)原地(di)凍結(freezing),逃跑(escape),躲避(avoidance)等做好準(zhun)備。驚(jing)跳(tiao)反(fan)射(she)的(de)程度可以(yi)指征機(ji)體(ti)的(de)焦慮狀(zhuang)態(tai),其異常更是(shi)(shi)與(yu)創傷后(hou)應(ying)激(ji)障(zhang)礙癥(Post-traumatic stress disorder, PTSD)、恐(kong)慌癥(Panic disorder, PD)等精神(shen)類疾病密切(qie)相關。盡(jin)管(guan)驚(jing)跳(tiao)反(fan)射(she)是(shi)(shi)一種(zhong)重(zhong)要的(de)本能防御行為,但是(shi)(shi)控制驚(jing)跳(tiao)反(fan)射(she)的(de)基本神(shen)經環路尚不清楚(chu)。

11月4日,中國科大生命科學與醫學部及第一附屬醫院熊偉教授課題組在Nature Communications期刊發表題為“A brainstem reticulotegmental neural ensemble drives acoustic startle reflexes”的研究論文,揭示了耳蝸核-腦橋尾側網狀核-脊髓運動神經元這條神經環路在調控驚跳反射行為中的重要作用。

在(zai)本研究中(zhong),課題組首先通過c-fos染色(se)、在(zai)體電生理(li)記(ji)錄(lu)及在(zai)體光(guang)纖記(ji)錄(lu),發現聲音(yin)誘發驚(jing)跳(tiao)(tiao)反射(Acoustic startle reflex, ASR)時,位(wei)于腦干的(de)腦橋尾(wei)側(ce)網狀核(Reticulotegmental nucleus, RtTg)的(de)谷氨酸能(neng)(neng)神(shen)經元(yuan)被(bei)大量激(ji)活(huo)(圖1)。隨后,研究人員使(shi)用光(guang)遺傳及化學遺傳手段,發現特異性激(ji)活(huo)RtTg谷氨酸能(neng)(neng)神(shen)經元(yuan)可以觀察到小鼠出現彈(dan)跳(tiao)(tiao)表現,頸部及后肢肌(ji)肉也能(neng)(neng)同(tong)步(bu)記(ji)錄(lu)到肌(ji)電活(huo)動,這(zhe)是典(dian)型(xing)的(de)驚(jing)跳(tiao)(tiao)反射行(xing)為。而特異性抑制RtTg谷氨酸能(neng)(neng)神(shen)經元(yuan)則可以抑制小鼠產生驚(jing)跳(tiao)(tiao)反射,并(bing)且不會影響運動協(xie)調、步(bu)態(tai)、感(gan)知覺等其它行(xing)為。

圖1.聲音刺激(ji)誘(you)發驚跳反射(she)時,小鼠RtTg內谷氨酸能神經元(yuan)被激(ji)活(huo)

隨后,課(ke)題組對RtTg核(he)團的(de)上下游進(jin)行了病(bing)毒示蹤,發(fa)現RtTg內的(de)谷(gu)氨酸能神經元(yuan)直接(jie)接(jie)受(shou)來自耳蝸核(he)(Cochlear nucleus, CN)的(de)興(xing)奮(fen)性投(tou)射(she),其中CN是聲音信(xin)息傳(chuan)入(ru)大腦的(de)第(di)一(yi)級接(jie)收(shou)核(he)團。光遺(yi)(yi)傳(chuan)/化學遺(yi)(yi)傳(chuan)特異性激(ji)活/抑制(zhi)CN-RtTg投(tou)射(she)可誘(you)發(fa)/抑制(zhi)小鼠的(de)驚跳反射(she)。從肌肉(rou)處(chu)使(shi)用缺陷型狂犬病(bing)毒進(jin)行逆行追蹤,發(fa)現RtTg與脊髓運動(dong)神經元(yuan)之間存在直接(jie)突觸聯(lian)系。更進(jin)一(yi)步的(de)追蹤實驗結果表明(ming),RtTg谷(gu)氨酸能神經元(yuan)在接(jie)受(shou)CN的(de)輸入(ru)后,直接(jie)投(tou)射(she)到脊髓運動(dong)神經元(yuan)(Spinal motor neurons, MNs),最(zui)終完成(cheng)對頸(jing)部及四肢肌肉(rou)的(de)控(kong)制(zhi)(圖2)。

圖2. CN-RtTg-spinal MNs環路介導聲音誘發(fa)的驚跳反射行為(wei)

該研究首次鑒定了(le)一條RtTg介導的(de)(de)控制驚跳反射的(de)(de)神經環(huan)路(lu),加深了(le)目(mu)前對(dui)本能防御(yu)行為神經機制的(de)(de)認識,也為后續進一步研究創傷后應(ying)激(ji)障(zhang)礙、恐慌癥等疾病(bing)中出現的(de)(de)驚跳反射異(yi)常(chang)行為提供了(le)新(xin)的(de)(de)方向(xiang)。

熊偉教(jiao)授(shou)課題組郭薇(wei)薇(wei)博(bo)士和(he)范思佳博(bo)士為本文共同第一作者,熊偉教(jiao)授(shou)為通訊作者。研究過程中(zhong),愛游戲(xi)體育登錄薛(xue)天團(tuan)隊(dui)、周(zhou)逸(yi)峰(feng)團(tuan)隊(dui)以及北京大(da)學(xue)李毓龍團(tuan)隊(dui)給予(yu)了(le)協作與支(zhi)持(chi)(chi)。該(gai)研究得(de)到了(le)基金(jin)委(wei)、科(ke)技(ji)部、中(zhong)科(ke)院和(he)中(zhong)國(guo)科(ke)大(da)的大(da)力支(zhi)持(chi)(chi)。

文章鏈(lian)接(jie):

 

(生命科學與(yu)醫學部、科研部)

相關新聞
近日,愛游戲app雷久侯、祝寶友和陸高鵬教授團隊在雷暴云頂向上放電及多圈層耦合方面取得重要進展...