CUIM和UCSF的研究者們和他們的小鼠朋友們發(fā)現(xiàn)了這群“好怕怕”的細(xì)胞,研究成果“Anxiety Cells in a Hippocampal-Hypothalamic Circuit”發(fā)表在最新的《Neuron》上哦!

在講這個(gè)故事之前,我們先介紹兩種最為常用的評(píng)價(jià)小鼠焦慮水平的行為學(xué)實(shí)驗(yàn):高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)(Elevated plus maze, EPM)
曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)(Open field test, OFT)
這兩種方法的原理都是基于小鼠的趨避性——也就是小鼠畏懼開(kāi)闊、未知、可能具有危險(xiǎn)的場(chǎng)所,而天性喜歡“貼墻”活動(dòng)。
南模生物可提供單項(xiàng)或成套的小鼠行為學(xué)分析服務(wù)
高架十字迷宮(EPM)
由開(kāi)放臂(open arm)和封閉臂(close arm)各兩條組成,呈十字形交叉,交叉部分為中央?yún)^(qū)域。整個(gè)十字形迷宮距地面有一定的高度。
小鼠面對(duì)開(kāi)放臂產(chǎn)生好奇心而想要探索,同時(shí)又有著趨暗避明的天性,兩者之間發(fā)生探究與回避的沖突行為,產(chǎn)生焦慮心理。可以通過(guò)比較小鼠在開(kāi)放臂和封閉臂內(nèi)的滯留時(shí)間和路程來(lái)評(píng)價(jià)小鼠的焦慮行為。一般認(rèn)為,小鼠在開(kāi)放臂中滯留的時(shí)間和路程越多,小鼠的焦慮水平越低。
曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)(OFT)
裝置一般有一個(gè)正方形的箱子,頂部有攝像機(jī)。
這個(gè)正方形的場(chǎng)地可以劃分為中央?yún)^(qū)域(center)和周邊區(qū)域(periphery)。
小鼠如果在中央?yún)^(qū)域的活動(dòng)越多,說(shuō)明小鼠的焦慮水平相對(duì)就越低。當(dāng)然,評(píng)價(jià)焦慮水平的行為學(xué)實(shí)驗(yàn)還有很多,比如:穿梭箱試驗(yàn)(Shuttlebox test),明暗探索實(shí)驗(yàn)(Light/Dark Exploration Test),社交活動(dòng)試驗(yàn) (Social interaction test) 等等。以后我們?cè)僖灰唤榻B。
科學(xué)研究表明
1.利用神經(jīng)元鈣離子成像技術(shù)(calcium imaging),將小型顯微鏡插入實(shí)驗(yàn)小鼠的大腦中,記錄大腦海馬區(qū)域中細(xì)胞的活動(dòng)情況。
在EPM中,當(dāng)小鼠探索開(kāi)放臂時(shí),海馬腹側(cè)CA1(Ventral CA1, vCA1)區(qū)域的神經(jīng)元細(xì)胞活動(dòng)明顯增加。當(dāng)小鼠在開(kāi)放臂中向高架下方探頭時(shí),vCA1神經(jīng)元活性進(jìn)一步升高。此外,vCA1激活水平與小鼠對(duì)開(kāi)放臂的躲避程度呈正相關(guān)。小鼠越焦慮,vCA1神經(jīng)元細(xì)胞越活躍。
2.利用光遺傳學(xué)技術(shù)使vCA1神經(jīng)元細(xì)胞沉默,小鼠就會(huì)放棄相對(duì)安全的封閉臂,反而徘徊在EPM開(kāi)放臂上,遠(yuǎn)離防護(hù)墻。
3.在抑制性GABA能神經(jīng)元特異性Cre小鼠(vGAT-Cre)中使用鈣離子成像技術(shù)發(fā)現(xiàn),vCA1抑制性中間神經(jīng)元并未參與到與焦慮相關(guān)的行為(對(duì)開(kāi)放臂的探索)中。
4.基底杏仁核(BA)和外側(cè)下丘腦(LHA)是兩個(gè)與焦慮相關(guān)行為、習(xí)得性恐懼、壓力抑郁密切相關(guān)的腦區(qū)。
利用光遺傳學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn),vCA1神經(jīng)元既投射到BA,也投射到LHA。
用兩種不同的逆行示蹤染料染色發(fā)現(xiàn),投射到BA的vCA1神經(jīng)元與投射到LHA的vCA1神經(jīng)元并不重疊,是兩群不同的細(xì)胞。
5.這兩種不同的vCA1投射回路對(duì)小鼠的行為有不同的作用:
激活vCA1-BA投射后,小鼠場(chǎng)景恐懼條件反射的建立受到干擾;而激活vCA1-LHA投射不影響場(chǎng)景恐懼的編碼與讀取。
激活vCA1-LHA投射反而使小鼠在曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中中央?yún)^(qū)域的探索顯著減少,增加了小鼠的焦慮水平;而激活vCA1-BA投射不影響小鼠的焦慮行為。
6.利用可逆行感染投射神經(jīng)元的2型犬腺病毒CAV2-Cre,分別注射在BA或LHA區(qū)域,結(jié)合鈣離子成像技術(shù)發(fā)現(xiàn),EPM實(shí)驗(yàn)中,vCA1-LHA神經(jīng)元在開(kāi)放臂與封閉臂之間的活性變化差異更明顯,而且被開(kāi)放臂激活的焦慮細(xì)胞中vCA1-LHA神經(jīng)元也占據(jù)主力。