劉蕊 李繼濤 司天梅

恐懼反應(yīng)是指生物在進(jìn)化過(guò)程中面對(duì)危險(xiǎn)環(huán)境時(shí)所產(chǎn)生的一種適應(yīng)性反應(yīng)，所形成的恐懼記憶在個(gè)體再次面對(duì)危險(xiǎn)情景時(shí)起警示作用，對(duì)人類和動(dòng)物的生存具有重要意義[1]，但異常的恐懼記憶所引起的過(guò)度恐懼反應(yīng)可導(dǎo)致精神疾病發(fā)生[2]。例如臨床上常見(jiàn)的創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙（post traumatic stress disorder，PTSD）便與高水平的恐懼狀態(tài)密切相關(guān)，提示異常恐懼記憶可能是造成PTSD的主要原因之一[2]，故研究恐懼記憶的神經(jīng)環(huán)路對(duì)恐懼相關(guān)精神疾病的治療具有一定指導(dǎo)作用。杏仁核是參與恐懼記憶調(diào)控的核心腦區(qū)[3]，隨著研究技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)以杏仁核為中心，前額葉和海馬等腦區(qū)共同參與的恐懼環(huán)路研究更加深入。本文主要綜述近年來(lái)杏仁核相關(guān)恐懼記憶神經(jīng)環(huán)路的研究進(jìn)展，希望可為未來(lái)恐懼記憶的基礎(chǔ)研究與PTSD的臨床治療提供新方向。

1 恐懼記憶與經(jīng)典恐懼環(huán)路

后天的恐懼反應(yīng)多為習(xí)得性行為，所形成的恐懼記憶包括記憶獲得、提取、消退及恢復(fù)等多個(gè)階段[3]。目前，對(duì)習(xí)得性恐懼記憶的研究多采用經(jīng)典的巴普洛夫條件性恐懼模型[3]，即將不能引起恐懼反應(yīng)的無(wú)害性刺激——即條件性刺激（conditioned stimulus，CS），例如光、聲或環(huán)境，與單獨(dú)能引起恐懼反應(yīng)的有害性刺激——即非條件性刺激（unconditioned stimulus，US），例如足底電擊，相結(jié)合引起機(jī)體對(duì)單獨(dú)CS的恐懼反應(yīng)[3]。

早期研究表明，杏仁核為恐懼記憶調(diào)節(jié)的核心，可協(xié)同恐懼信息傳入與行為輸出的相關(guān)腦區(qū)共同組成恐懼記憶的經(jīng)典神經(jīng)環(huán)路[4]。以聲音刺激的條件性恐懼記憶環(huán)路為例，聽(tīng)覺(jué)信息經(jīng)聽(tīng)覺(jué)皮層及丘腦的內(nèi)側(cè)膝狀體核、后側(cè)板內(nèi)核等核團(tuán)傳入杏仁核外側(cè)區(qū)（lateral nucleus of the amygdala，LA）的興奮性神經(jīng)元，隨后LA區(qū)神經(jīng)元直接投射至中央杏仁核（central nucleus of the amygdala，CeA）或間接經(jīng)基底杏仁核區(qū)（basal nucleus of the amygdala，BA）投射至CeA，最后CeA的抑制性中間神經(jīng)元下行投射至腦干和下丘腦相應(yīng)區(qū)域（例如導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)），進(jìn)而產(chǎn)生恐懼行為[4]。

2 杏仁核相關(guān)恐懼記憶環(huán)路新進(jìn)展

近年來(lái)，轉(zhuǎn)基因技術(shù)、光遺傳學(xué)、藥物遺傳學(xué)等新技術(shù)的應(yīng)用，為探明精準(zhǔn)的神經(jīng)元投射信息提供了可能，使經(jīng)典恐懼環(huán)路得到了進(jìn)一步完善和拓展[7-11]。

2.1 杏仁核內(nèi)微環(huán)路對(duì)恐懼記憶的調(diào)節(jié)作為調(diào)節(jié)恐懼記憶的核心腦區(qū)，杏仁核具有顯著的亞區(qū)和亞細(xì)胞群特點(diǎn)[4-6]。亞區(qū)可分為基底外側(cè)杏仁核（basolateral amygdala，BLA）、CeA和分散的夾層細(xì)胞團(tuán)（intercalated cell masses，ICMs）等[4]。其中，BLA可分為L(zhǎng)A、BA等部分，由80%的谷氨酸能神經(jīng)元和 20%的 γ-氨基丁酸（γ-Aminobutyric acid，GABA）能中間神經(jīng)元組成[5]。CeA由中央外側(cè)核（lateral CeA，CeL）和中央內(nèi)側(cè)核（medial CeA，CeM）組成，神經(jīng)元構(gòu)成皆為GABA能中型多棘神經(jīng)元[6]。而ICMs也分為多個(gè)部分，神經(jīng)元類型多為GABA能中間神經(jīng)元[6]。正是上述復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)與神經(jīng)元構(gòu)成為杏仁核對(duì)恐懼環(huán)路的精細(xì)調(diào)節(jié)提供了基礎(chǔ)。

首先，研究表明，杏仁核的不同亞區(qū)對(duì)恐懼記憶有不同的調(diào)節(jié)作用。BLA是感覺(jué)信息傳入的主要腦區(qū)，其神經(jīng)元的活動(dòng)可調(diào)節(jié)恐懼記憶的建立與恢復(fù)[7]。而ICMs介導(dǎo)BLA與CeA的信息傳遞，可在恐懼學(xué)習(xí)階段前饋抑制BLA區(qū)神經(jīng)元活動(dòng)，也可負(fù)反饋抑制CeA，促進(jìn)恐懼記憶的消退[8]。此外，CIOCCHI等[9]發(fā)現(xiàn)，通過(guò)光遺傳學(xué)等技術(shù)在小鼠條件性恐懼記憶建立階段，抑制CeL區(qū)神經(jīng)元活性可損害恐懼記憶的獲取，激活CeM可增強(qiáng)恐懼的表達(dá)[9]，提示CeA除介導(dǎo)恐懼反應(yīng)輸出外，還可調(diào)節(jié)恐懼記憶的其他階段，且具有亞區(qū)特異性。

另外，杏仁核對(duì)恐懼行為的調(diào)控也具有細(xì)胞特異性。例如，研究發(fā)現(xiàn)，杏仁核BA區(qū)的錐體神經(jīng)元（pyramidal cell，P-cell）存在恐懼細(xì)胞、消退細(xì)胞和消退抵抗細(xì)胞三種類型[7]，其神經(jīng)元的活動(dòng)與該區(qū)域內(nèi) parvalbumin陽(yáng)性（PV+）、cholecystokinin 陽(yáng)性（CCK+）中間神經(jīng)元的興奮性有關(guān)[10]。 同時(shí) WOLFF等[11]報(bào)道，BLA區(qū)的 PV+和 somatostatin陽(yáng)性（SOM+）神經(jīng)元還可根據(jù)刺激類型的不同對(duì)P-cell不同部位產(chǎn)生去抑制作用，進(jìn)而調(diào)節(jié)P-cell對(duì)不同刺激的反應(yīng)性。此外，CeA在調(diào)節(jié)中也具有細(xì)胞特異性[12]。例如，CS刺激小鼠后其CeL內(nèi)存在興奮性增強(qiáng)的CeL-On神經(jīng)元和興奮性減弱的CeL-Off神經(jīng)元，CeL-On神經(jīng)元可通過(guò)抑制CeL-Off神經(jīng)元的活動(dòng)，引起CeM神經(jīng)元脫抑制，興奮性增加，間接調(diào)控恐懼行為的表達(dá)[12]。其中，需要注意的是，CeL內(nèi)的神經(jīng)元除間接通過(guò)CeM調(diào)節(jié)導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)（periaqueductal gray，PAG）活動(dòng)外，還可與 PAG 形成長(zhǎng)程神經(jīng)投射，獨(dú)立于CeM直接調(diào)節(jié)恐懼記憶，且該通路與SOM+神 經(jīng) 元 相 關(guān)[13]。

綜上，機(jī)體面對(duì)恐懼刺激時(shí)，LA區(qū)的P-cell在接受丘腦和皮層的投射信息后被激活，一方面BLA內(nèi)P-cell的各亞細(xì)胞群可在恐懼記憶的不同階段特異性激活，且興奮性受該區(qū)域多種抑制性神經(jīng)元（例如PV+、SOM+神經(jīng)元）調(diào)節(jié)。另一方面P-cell可直接投射至CeM，或間接投射至CeL亞區(qū)內(nèi)的CeL-On神經(jīng)元，通過(guò)抑制CeL-Off神經(jīng)元的活性，引起CeM內(nèi)中間神經(jīng)元去抑制，使PAG區(qū)神經(jīng)元興奮性增加，最終影響恐懼行為的表達(dá)。此外CeL的SOM+神經(jīng)元還可直接與PAG形成長(zhǎng)程神經(jīng)投射，獨(dú)立地調(diào)節(jié)恐懼行為。故杏仁核內(nèi)存在多條微環(huán)路共同調(diào)控恐懼記憶的不同階段，且各環(huán)路的調(diào)節(jié)具有亞區(qū)與亞細(xì)胞特異性。

2.2 杏仁核—前額葉恐懼環(huán)路早期研究結(jié)果表明，前額葉的邊緣前區(qū)（prelimbic，PL）和邊緣下區(qū)皮層（infralimbic，IL）分別介導(dǎo)恐懼記憶的表達(dá)和消退過(guò)程[4]，但未闡明上述亞區(qū)特異性調(diào)節(jié)的具體環(huán)路機(jī)制。SENN等[14]發(fā)現(xiàn)，在恐懼記憶消退階段抑制BA-PL通路可減少小鼠的恐懼反應(yīng)，抑制BA-IL通路則產(chǎn)生相反效應(yīng)。此外，BA區(qū)的恐懼細(xì)胞主要投射至PL區(qū)，且恐懼表達(dá)時(shí)細(xì)胞的興奮性顯著增加[14]；相反，消退細(xì)胞主要投射至IL區(qū)，參與恐懼的消退過(guò)程[14]。以上結(jié)果表明，BA可能是介導(dǎo)內(nèi)側(cè)前額葉 （medial prefrontal cortex，mPFC）與杏仁核連接的主要腦區(qū)。另外，COURTIN等[15]發(fā)現(xiàn)，CS刺激小鼠背內(nèi)側(cè)前額葉PV+神經(jīng)元后可抑制PV+神經(jīng)元自身興奮性，間接增強(qiáng)mPFC錐體神經(jīng)元活性，且對(duì)神經(jīng)元θ共振進(jìn)行重調(diào)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)恐懼反應(yīng)[15-16]，提示 mPFC內(nèi)存在抑制性微環(huán)路，間接調(diào)節(jié) BA與杏仁核間的神經(jīng)投射，進(jìn)而對(duì)恐懼記憶進(jìn)行精細(xì)調(diào)控。

2.3 杏仁核—海馬恐懼環(huán)路海馬與杏仁核之間存在復(fù)雜的纖維投射[17]，可介導(dǎo)條件性恐懼過(guò)程中環(huán)境信息的輸入與整合[18-21]。研究發(fā)現(xiàn)，抑制小鼠背側(cè)海馬（dorsal hippocampus，dHPC）CA1神經(jīng)元活動(dòng)可即刻阻斷情景性條件性恐懼記憶的形成和恢復(fù)[18]，而阻斷大鼠該區(qū)域內(nèi)神經(jīng)元記憶存儲(chǔ)相關(guān)蛋白的合成及環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件結(jié)合蛋白的功能，可抑制恐懼反應(yīng)的泛化[19]。同時(shí)，小鼠腹側(cè)海馬（ventral hippocampus，vHPC）可直接投射至BA區(qū)的恐懼細(xì)胞[7]，而阻斷小鼠vHPC至BA區(qū)的神經(jīng)投射可抑制恐懼記憶的恢復(fù)[20]，提示vHPC神經(jīng)元與恐懼細(xì)胞間可能存在調(diào)節(jié)恐懼表達(dá)的通路。此外，STEFANELLI等[21]還發(fā)現(xiàn)，小鼠海馬齒狀回的SOM+中間神經(jīng)元可通過(guò)抑制顆粒細(xì)胞的功能間接調(diào)節(jié)環(huán)境性恐懼記憶的恢復(fù)過(guò)程。以上結(jié)果表明杏仁核—海馬恐懼環(huán)路對(duì)環(huán)境性恐懼記憶有特殊調(diào)控作用，且可能與兩個(gè)腦區(qū)不同的亞細(xì)胞群有關(guān)。

綜上，杏仁核內(nèi)部及前額葉、海馬與杏仁核間的神經(jīng)環(huán)路在恐懼記憶調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用，上述環(huán)路受不同亞區(qū)內(nèi)各微環(huán)路共同調(diào)控，并具有細(xì)胞亞群特異性（如圖1所示）。目前，杏仁核相關(guān)恐懼環(huán)路的研究雖然對(duì)恐懼記憶神經(jīng)環(huán)路進(jìn)行了完善與補(bǔ)充，但仍存在一定局限性。首先，多腦區(qū)涉及的多環(huán)路共同參與恐懼記憶的調(diào)節(jié)過(guò)程，但各環(huán)路之間如何相互作用與協(xié)調(diào)仍不清楚。其次，大量研究表明，5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）、多巴胺、谷氨酸等中樞神經(jīng)遞質(zhì)可通過(guò)改變杏仁核、前額葉等腦區(qū)內(nèi)神經(jīng)元的活動(dòng)來(lái)影響恐懼記憶[22-24]，但上述神經(jīng)遞質(zhì)與相應(yīng)受體如何具體調(diào)控杏仁核相關(guān)恐懼環(huán)路的研究仍然缺乏。此外，已有的環(huán)路研究多側(cè)重于正?？謶钟洃浀恼{(diào)節(jié)過(guò)程，極少探討病理性異常恐懼記憶的環(huán)路改變，其基礎(chǔ)研究結(jié)果難以直接轉(zhuǎn)化到臨床治療中，未來(lái)的研究需結(jié)合臨床實(shí)際情況進(jìn)一步完善。

圖1 杏仁核相關(guān)恐懼記憶神經(jīng)環(huán)路模式圖

3 杏仁核相關(guān)恐懼環(huán)路與PTSD

與基礎(chǔ)研究相似，臨床研究表明PTSD患者存在杏仁核相關(guān)恐懼環(huán)路的異常[25-27]。例如，AGHAJANI等[25]發(fā)現(xiàn)，患PTSD的青少年右側(cè)杏仁核BLA區(qū)與前扣帶回及內(nèi)側(cè)前額葉連接減弱，CeM與眶皮層和胼胝體連接增強(qiáng)，同時(shí)伴有BLA和CeM區(qū)灰質(zhì)的減少。此外，PTSD患者在靜息狀態(tài)下杏仁核、海馬等多個(gè)邊緣系統(tǒng)腦區(qū)活動(dòng)增強(qiáng)，前額葉、島葉等腦區(qū)功能減弱[26]。情緒反應(yīng)時(shí)亦存在杏仁核與背側(cè)前扣帶回的異常激活，腹內(nèi)側(cè)前額葉與杏仁核的功能連接較健康對(duì)照減弱，且上述異常與疾病的嚴(yán)重程度密切相關(guān)[27]。同時(shí)在臨床治療中發(fā)現(xiàn)，PTSD的一線治療藥物5-HT再攝取抑制劑 （selective serotonin reuptake inhibitors，SSIRs）可影響患者杏仁核對(duì)情緒刺激的反應(yīng)[28]。例如，恐怖癥患者經(jīng)舍曲林治療后可減弱杏仁核對(duì)恐懼面孔的反應(yīng)[28]。經(jīng)帕羅西汀治療12周的PTSD患者在情感調(diào)節(jié)過(guò)程中背外側(cè)前額葉的活動(dòng)較治療前也顯著增加[29]。另外，在PTSD患者的心理治療中發(fā)現(xiàn)，認(rèn)知療法可增強(qiáng)杏仁核與額頂葉的環(huán)路連接，暴露療法可增加額極皮層神經(jīng)元的活性并加強(qiáng)與腹內(nèi)側(cè)前額葉的連接，且杏仁核、前額葉等腦區(qū)神經(jīng)元反應(yīng)性的改變程度與治療效果密切相關(guān)[30-31]。故上述藥物治療與心理治療的研究結(jié)果也間接提示PTSD的癥狀可能與恐懼環(huán)路相關(guān)腦區(qū)的功能異常有關(guān)。

4 杏仁核相關(guān)恐懼環(huán)路在臨床治療中的展望

目前，臨床上多使用暴露療法、認(rèn)知療法與抗抑郁藥物相結(jié)合的方法治療PTSD，但治療中存在療效差，癥狀易復(fù)發(fā)等現(xiàn)象[30]，故如何根據(jù)癥狀特點(diǎn)，特異地干預(yù)異常神經(jīng)通路對(duì)PTSD的精準(zhǔn)治療具有重要意義。近年基礎(chǔ)研究已對(duì)PTSD相關(guān)恐懼微環(huán)路及亞細(xì)胞功能進(jìn)行深入研究，但仍需與臨床PTSD患者的MRI、PET等腦功能影像研究相結(jié)合，將微環(huán)路與亞細(xì)胞群的特異性在臨床研究中進(jìn)行對(duì)應(yīng)與轉(zhuǎn)化。在治療方面，傳統(tǒng)的精神類藥物和給藥方式具有多靶點(diǎn)性和作用廣泛的特點(diǎn)，治療效果針對(duì)性差并易出現(xiàn)副作用，但最新的腦內(nèi)納米顆粒給藥技術(shù)使得今后藥物的定時(shí)、定點(diǎn)治療甚至是特定干預(yù)神經(jīng)環(huán)路成為可能[32]。此外，除藥物及心理治療外，經(jīng)顱磁刺激等腦刺激物理療法已應(yīng)用于精神疾病的臨床治療中[33]，但尚未結(jié)合神經(jīng)環(huán)路異常的病理學(xué)基礎(chǔ)達(dá)到刺激部位與刺激參數(shù)的精確治療，仍有待改善。相信隨著未來(lái)研究的完善和技術(shù)的進(jìn)步，靶點(diǎn)定向調(diào)控PTSD患者不同癥狀所對(duì)應(yīng)的異?？謶治h(huán)路或亞細(xì)胞群功能將會(huì)成為未來(lái)PTSD藥物研發(fā)或腦電干預(yù)的新方向。