近日,深研院化學生物學與生物技術學院周強課題組在《美國科學院院報》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,PNAS)上在線發表了題為 “Elevated dopamine signaling from ventral tegmental area to prefrontal cortical parvalbumin neurons drives conditioned inhibition”的論文。該工作揭示了大腦腹側被蓋區(Ventral Tegmental Area,VTA)到背內側前額皮層(Dorsal Medial Prefrontal Cortex,dmPFC)的多巴胺(Dopamine,DA)神經環路在條件性抑制學習過程中的重要調控作用。
恐懼記憶形成可以幫助動物預測其周圍環境的安全性,以此規避潛在危險,而對安全信號的準確學習,則可以幫助動物從持續的恐懼狀態中釋放出來,促進進食、探索或交配行為。因此,成功抑制習得的關聯性反應對生存和心理健康至關重要。這一功能在諸多精神類疾病如創傷后應激障礙(Posttraumatic Stress Disorder,PTSD)中都出現了缺損。這種抑制性條件學習過程被稱為條件性抑制,但其確切的生物學機制尚不清楚。本研究在經典的巴甫洛夫條件性學習的行為學基礎上,采用條件性恐懼訓練及安全學習作為條件性抑制的模型,利用多種技術手段、在諸多層面分析了與危險信號CS+和安全信號CS-相關的行為學、神經元放電活動及神經環路的改變。本研究的重要發現是安全學習導致相關的VTA部位的DA神經元活動增加,進而引起dmPFC的parvalbumin抑制性神經元活性增加,并最終降低小鼠的恐懼記憶的表達。此外,本研究還發現此DA依賴的安全學習過程在PTSD疾病動物模型中受損,并與VTA的DA神經元功能異常有密切關聯。
條件性抑制學習過程的相關神經環路示意圖
由于條件性抑制學習在動物學習/記憶中有重要地位,本研究闡明了此過程的主要生物學機制,加深了我們對負性情緒記憶/學習過程的調節的理解,并為深入理解PTSD等相關精神類疾病的潛在發病機制和新穎治療手段的開發提供了理論基礎。
本研究是由周強教授指導,博士研究生閆榮珍、王天宇合作完成。以上工作得到了深圳市科技創新委員會及深圳市孔雀計劃的資助。
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