高志华/段树民课题组发文揭示防御行为的新环路

2023年3月17日，浙江大学脑科学与脑医学学院高志华教授和段树民院士团队在eLife发表题为“A parabrachial to hypothalamic pathway mediates defensive behavior”的研究论文（DOI: 10.7554/eLife.85450）。该研究新发现了一条从外侧臂旁核 （Lateral parabrachial, LPB）投射至下丘脑室旁核 (Paraventricular nucleus of hypothalamus, PVN) 的神经通路在调控动物防御性行为中的作用。

趋利避害是动物的天性。在不同环境中，动物遇到威胁时，可能会采取不同的防御行为，或“装死冻僵”、或“快速逃跑”、或“主动反击”。研究发现内侧下丘脑区域中的下丘脑前核、下丘脑腹内侧核与背侧前乳头体等与防御行为密切相关。近年来的研究也发现神经内分泌中枢-下丘脑PVN也参与防御行为调控，然而其上游信号输入脑区不明。

团队通过病毒逆行示踪发现PVN接受来自脑干外侧臂旁核（LPB）的胆囊收缩素 (CCK) 神经元的输入（图1）。已知LPB是机体伤害感觉通路中的重要中继站，可能发挥着类似“警报中心”（alarming center）的作用。通过活体钙成像记录，团队发现LPBCCK神经元在小鼠面对天敌或视觉阴影等威胁刺激时活动升高，并在逃跑瞬间达到高峰。光激活LPBCCK神经元，小鼠会产生厌恶样躲避和逃跑行为，并伴有心跳加速、瞳孔增大、肾上腺皮质激素升高等交感神经系统激活的反应；而光抑制这群神经元，则会削弱小鼠在面对天敌或视觉阴影等威胁时产生的逃避反应。光激活LPBCCK-PVN的神经通路或直接激活PVN的谷氨酸能神经元，能诱发小鼠防御性逃避行为；而阻断PVN的谷氨酸能传递或抑制PVN神经元时，都会显著减轻小鼠的逃避反应，提示LPB至PVN的通路介导了动物面对威胁时的快速逃避反应。这项研究发现了LPBCCK-PVN神经通路参与调控了动物的防御行为（图2），为理解脑内调控防御行为的神经环路奠定了一定的基础，对理解恐惧、焦虑相关精神疾病的发病机理具有一定的科学意义。


图1. PVN逆行示踪到LPB的CCK阳性神经元


图2. 课题假说模式图

浙江大学脑科学与脑医学学院高志华教授和段树民院士为本文的共同通讯作者，王帆博士和博士生陈玉阁为论文共同第一作者。该研究主要受国家重点研发项目，国家自然科学基金，浙江省重点研发项目，广东省重点领域研发计划项目等资助。