大脑是如何收集威胁线索并将其转化为恐惧的

索尔克的科学家们发现了一种分子途径，它可以将威胁的景象、声音和气味浓缩成一个单一的信息:害怕。一种叫做CGRP的分子使大脑两个不同区域的神经元能够将威胁的感官线索捆绑成一个统一的信号，标记为负面信号，并将其传递到杏仁核，杏仁核将信号转化为恐惧。

这项研究发表在细胞的报道这项研究将于2022年8月16日发布，可能会为治疗创伤后应激障碍(PTSD)等与恐惧相关的疾病或自闭症、偏头痛和纤维肌痛等超敏反应障碍带来新的治疗方法。

“大脑通路我们发现了类似中央警报系统的工作原理，”索尔克克莱顿基金会肽生物学实验室的助理教授、资深作者Sung Han说。“我们很兴奋地发现CGRP神经元被阴性激活感觉线索五种感官——视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉。识别新的威胁途径为治疗恐惧相关疾病提供了见解。”

大多数外部威胁涉及多感官线索，如野火的热量、烟雾和气味。之前的研究表明，不同的途径独立地将声音、视觉和触觉威胁线索传递给多个大脑区域．整合所有这些线索的单一途径将有利于生存，但还没有人发现过这样的途径。

之前的研究还表明，杏仁核对环境和情绪刺激产生行为反应并形成恐惧记忆，从大脑中接收大量输入大脑区域它们富含一种与厌恶有关的化学物质，即神经肽CGRP(降钙素基因相关肽)。

“基于这两组研究，我们提出CGRP神经元，尤其是在丘脑和脑干的子区域，将多感官威胁信息传递给杏仁核，”共同第一作者、Han实验室的研究生刘shijia Liu说。“这些回路可能会产生适当的行为反应，并有助于形成对威胁线索的厌恶记忆。”

研究小组进行了几项实验来验证他们的假设。他们使用单细胞钙成像技术记录了CGRP神经元的活动，同时向小鼠提供多感官威胁线索，使研究人员能够确定哪种感觉模式涉及哪组神经元。他们使用不同颜色的荧光蛋白确定了信号离开丘脑和脑干后的路径。他们进行了行为测试来评估记忆和恐惧。

综上所述，他们的研究结果表明，两种不同的CGRP神经元群——一种在丘脑，一种在脑干——投射到杏仁核的非重叠区域，形成两个不同的回路。两种人群都通过与当地大脑网络交流来编码威胁的景象、声音、气味、味道和触觉。最后，他们发现这两种回路都是形成厌恶记忆所必需的——那种告诉你“远离”的记忆。

“虽然在这项研究中使用了小鼠，但在人类中，相同的大脑区域也大量表达CGRP，”先锋基金发展主席韩说。“这表明，这里报道的回路也可能与威胁感知相关的精神障碍有关。”

作者希望研究这些回路中的CGRP信号是如何介导涉及多感官刺激处理异常的疾病的，如偏头痛、创伤后应激障碍和自闭症谱系障碍。

“我们还没有测试它，但偏头痛也可能激活丘脑和脑干中的这些CGRP神经元，”共同第一作者、Han实验室的博士后Sukjae Joshua Kang说。“阻断CGRP的药物已被用于治疗偏头痛，所以我希望我们的研究可以成为使用这种药物缓解创伤后应激障碍的威胁记忆或自闭症的感觉过敏的锚。”

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