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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

首頁(yè) > 科研進(jìn)展

科學(xué)家解析出本能防御樣行為的神經(jīng)環(huán)路

2019-06-13 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院

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語(yǔ)音播報(bào)

　　北京時(shí)間6月12日，神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《神經(jīng)元》（Neuron），在線發(fā)表來(lái)自中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院、中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心王立平團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所研究員徐富強(qiáng)等合作的研究成果：A VTA GABAergic neural circuit mediates visually evoked innate defensive responses（《一條腹側(cè)被蓋區(qū)的 GABA能神經(jīng)元相關(guān)的神經(jīng)環(huán)路介導(dǎo)基于視覺(jué)的本能防御反應(yīng)》）的研究長(zhǎng)文。該研究發(fā)現(xiàn)從上丘（Superior colliculus，SC）到腹側(cè)被蓋區(qū)（Ventral tegmental area, VTA）的GABA能神經(jīng)元到中央杏仁核（Central nucleus of amygdala, CeA）的一條神經(jīng)環(huán)路，介導(dǎo)基于視覺(jué)的天敵威脅誘發(fā)的本能防御反應(yīng)。深圳先進(jìn)院腦認(rèn)知與腦疾病研究所博士生周政、劉雪梅為論文的共同第一作者，王立平與徐富強(qiáng)為共同通訊作者。這也是繼今年5月13日，王立平團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)通報(bào)》（Science Bulletin）發(fā)表Characterization of glutamatergic VTA neural population responses to aversive and rewarding conditioning in freely-moving mice（《腹側(cè)被蓋區(qū)谷氨酸能神經(jīng)元響應(yīng)條件化獎(jiǎng)賞與厭惡的特性》）研究論文后，在“本能防御與逃避樣行為”的神經(jīng)環(huán)路解析的又一進(jìn)展。

　　物種通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)快速識(shí)別出環(huán)境線索中的天敵信息，如天敵的輪廓、大小、移動(dòng)方向、移動(dòng)速度等，以最快的速度做出最適宜的防御樣反應(yīng)，是維持物種生存與繁衍的最基本最不可或缺的大腦功能之一，具有跨物種的高度保守性。

　　為了探究大腦中是否存在特定的模塊化的區(qū)域或具體的神經(jīng)通路，能夠快速檢測(cè)天敵的危險(xiǎn)信號(hào)并根據(jù)環(huán)境線索選擇恰當(dāng)?shù)姆烙磻?yīng)策略，周政、劉雪梅等綜合利用光遺傳學(xué)、在體多通道電生理、膜片鉗、行為學(xué)、神經(jīng)環(huán)路示蹤、光纖鈣信號(hào)記錄、藥物遺傳學(xué)等研究技術(shù)進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，VTA GABA能神經(jīng)元介導(dǎo)了上視野危險(xiǎn)信息的檢測(cè)以及本能的防御反應(yīng)的發(fā)生；VTA 多巴胺能神經(jīng)元（Dopaminergic neurons, DA）的抑制對(duì)于小鼠“逃回窩”的狀態(tài)的維持是必要的；上丘的CaMKIIα到VTA的通路介導(dǎo)了視覺(jué)本能防御反應(yīng)；投射到CeA的長(zhǎng)投射的VTA GABA能神經(jīng)元參與了視覺(jué)本能防御反應(yīng)。

　　VTA參與了腦內(nèi)重要的認(rèn)知加工如獎(jiǎng)賞、厭惡、成癮、動(dòng)機(jī)、情緒、記憶等，眾多精神疾病的發(fā)生如精神分裂癥、自閉癥、抑郁癥、藥物成癮等常伴有VTA功能的異常。因此這項(xiàng)研究有望為研究VTA參與新的腦功能與腦疾病的發(fā)生提供可能依據(jù)。此外，對(duì)上丘與VTA的神經(jīng)環(huán)路參與本能恐懼情感的深層次認(rèn)識(shí)，將為人們深入理解物種生存、防御策略的大腦機(jī)制以及探尋與恐懼、焦慮等負(fù)性情緒有關(guān)的認(rèn)知障礙的治療靶點(diǎn)和干預(yù)手段，提供新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

　　這是王立平團(tuán)隊(duì)在本能恐懼情感的神經(jīng)環(huán)路研究領(lǐng)域取得的又一進(jìn)展。2015年4月，王立平團(tuán)隊(duì)利用上視野逼近的陰影視覺(jué)刺激范式（looming），率先解析了一條從上丘到視覺(jué)丘腦到外側(cè)杏仁核的皮層下快速通路介導(dǎo)本能防御反應(yīng)的“凍結(jié)樣”行為，研究發(fā)表在Nature Communications上；2018年3月，團(tuán)隊(duì)研究證明了一條從藍(lán)斑到上丘的去甲腎上腺素能通路介導(dǎo)了壓力應(yīng)激強(qiáng)化視覺(jué)本能恐懼的防御反應(yīng)，研究發(fā)表在Current Biology上。

　　該研究的合作者還包括麻省理工學(xué)院MIT教授馮國(guó)平和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授畢國(guó)強(qiáng)。此項(xiàng)目獲得國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金杰青項(xiàng)目、廣東省腦連接圖譜重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中科院國(guó)際合作項(xiàng)目、深圳市發(fā)改委神經(jīng)生物學(xué)學(xué)科建設(shè)、深圳市基礎(chǔ)研究學(xué)科布局等的資助；該研究方向也是深圳市科技創(chuàng)新委支持下的神經(jīng)精神調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院的研究方向之一。

　　論文鏈接

　　圖：一條與VTA GABA能神經(jīng)元相關(guān)的神經(jīng)環(huán)路，該環(huán)路介導(dǎo)了視覺(jué)誘發(fā)的本能防御反應(yīng)，涉及從上丘中深層（IDSC）到腹側(cè)被蓋區(qū)（VTA）GABA能神經(jīng)元到中央杏仁核（CeA）的神經(jīng)環(huán)路。

　　北京時(shí)間6月12日，神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《神經(jīng)元》（Neuron），在線發(fā)表來(lái)自中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院、中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心王立平團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所研究員徐富強(qiáng)等合作的研究成果：A VTA GABAergic neural circuit mediates visually evoked innate defensive responses（《一條腹側(cè)被蓋區(qū)的 GABA能神經(jīng)元相關(guān)的神經(jīng)環(huán)路介導(dǎo)基于視覺(jué)的本能防御反應(yīng)》）的研究長(zhǎng)文。該研究發(fā)現(xiàn)從上丘（Superior colliculus，SC）到腹側(cè)被蓋區(qū)（Ventral tegmental area, VTA）的GABA能神經(jīng)元到中央杏仁核（Central nucleus of amygdala, CeA）的一條神經(jīng)環(huán)路，介導(dǎo)基于視覺(jué)的天敵威脅誘發(fā)的本能防御反應(yīng)。深圳先進(jìn)院腦認(rèn)知與腦疾病研究所博士生周政、劉雪梅為論文的共同第一作者，王立平與徐富強(qiáng)為共同通訊作者。這也是繼今年5月13日，王立平團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)通報(bào)》（Science Bulletin）發(fā)表Characterization of glutamatergic VTA neural population responses to aversive and rewarding conditioning in freely-moving mice（《腹側(cè)被蓋區(qū)谷氨酸能神經(jīng)元響應(yīng)條件化獎(jiǎng)賞與厭惡的特性》）研究論文后，在“本能防御與逃避樣行為”的神經(jīng)環(huán)路解析的又一進(jìn)展。
　　物種通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)快速識(shí)別出環(huán)境線索中的天敵信息，如天敵的輪廓、大小、移動(dòng)方向、移動(dòng)速度等，以最快的速度做出最適宜的防御樣反應(yīng)，是維持物種生存與繁衍的最基本最不可或缺的大腦功能之一，具有跨物種的高度保守性。
　　為了探究大腦中是否存在特定的模塊化的區(qū)域或具體的神經(jīng)通路，能夠快速檢測(cè)天敵的危險(xiǎn)信號(hào)并根據(jù)環(huán)境線索選擇恰當(dāng)?shù)姆烙磻?yīng)策略，周政、劉雪梅等綜合利用光遺傳學(xué)、在體多通道電生理、膜片鉗、行為學(xué)、神經(jīng)環(huán)路示蹤、光纖鈣信號(hào)記錄、藥物遺傳學(xué)等研究技術(shù)進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，VTA GABA能神經(jīng)元介導(dǎo)了上視野危險(xiǎn)信息的檢測(cè)以及本能的防御反應(yīng)的發(fā)生；VTA 多巴胺能神經(jīng)元（Dopaminergic neurons, DA）的抑制對(duì)于小鼠“逃回窩”的狀態(tài)的維持是必要的；上丘的CaMKIIα到VTA的通路介導(dǎo)了視覺(jué)本能防御反應(yīng)；投射到CeA的長(zhǎng)投射的VTA GABA能神經(jīng)元參與了視覺(jué)本能防御反應(yīng)。
　　VTA參與了腦內(nèi)重要的認(rèn)知加工如獎(jiǎng)賞、厭惡、成癮、動(dòng)機(jī)、情緒、記憶等，眾多精神疾病的發(fā)生如精神分裂癥、自閉癥、抑郁癥、藥物成癮等常伴有VTA功能的異常。因此這項(xiàng)研究有望為研究VTA參與新的腦功能與腦疾病的發(fā)生提供可能依據(jù)。此外，對(duì)上丘與VTA的神經(jīng)環(huán)路參與本能恐懼情感的深層次認(rèn)識(shí)，將為人們深入理解物種生存、防御策略的大腦機(jī)制以及探尋與恐懼、焦慮等負(fù)性情緒有關(guān)的認(rèn)知障礙的治療靶點(diǎn)和干預(yù)手段，提供新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　這是王立平團(tuán)隊(duì)在本能恐懼情感的神經(jīng)環(huán)路研究領(lǐng)域取得的又一進(jìn)展。2015年4月，王立平團(tuán)隊(duì)利用上視野逼近的陰影視覺(jué)刺激范式（looming），率先解析了一條從上丘到視覺(jué)丘腦到外側(cè)杏仁核的皮層下快速通路介導(dǎo)本能防御反應(yīng)的“凍結(jié)樣”行為，研究發(fā)表在Nature Communications上；2018年3月，團(tuán)隊(duì)研究證明了一條從藍(lán)斑到上丘的去甲腎上腺素能通路介導(dǎo)了壓力應(yīng)激強(qiáng)化視覺(jué)本能恐懼的防御反應(yīng)，研究發(fā)表在Current Biology上。
　　該研究的合作者還包括麻省理工學(xué)院MIT教授馮國(guó)平和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授畢國(guó)強(qiáng)。此項(xiàng)目獲得國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金杰青項(xiàng)目、廣東省腦連接圖譜重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中科院國(guó)際合作項(xiàng)目、深圳市發(fā)改委神經(jīng)生物學(xué)學(xué)科建設(shè)、深圳市基礎(chǔ)研究學(xué)科布局等的資助；該研究方向也是深圳市科技創(chuàng)新委支持下的神經(jīng)精神調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院的研究方向之一。
　　論文鏈接

　　圖：一條與VTA GABA能神經(jīng)元相關(guān)的神經(jīng)環(huán)路，該環(huán)路介導(dǎo)了視覺(jué)誘發(fā)的本能防御反應(yīng)，涉及從上丘中深層（IDSC）到腹側(cè)被蓋區(qū)（VTA）GABA能神經(jīng)元到中央杏仁核（CeA）的神經(jīng)環(huán)路。

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