神经科学家识别了编码快乐和恐惧记忆的两个神经元群体

我们的情绪状态部分由称为杏仁核的微小大脑结构决定，它负责处理积极的情绪（例如幸福）和消极的情绪（如恐惧和焦虑）。
麻省理工学院的一项新研究发现，这些情绪是由两个神经元群体控制的，这两个神经元群体被遗传编程来编码恐惧或快乐事件的记忆。 此外，这些细胞组彼此抑制，表明这些群体之间的不平衡可能导致诸如抑郁症和创伤后应激障碍的病症。
生物学教授Picower和神经科学教授Susumu Tonegawa说：“ 由遗传标记鉴定的阳性记忆细胞（其与阴性记忆细胞相反）允许识别用于治疗情绪障碍（例如抑郁症和PTSD）的有效分子靶标”。
Tonegawa是该研究的作者，曾出现在自然神经科学的10月17日刊上。麻省理工学院研究生Joshua Kim是本文的主要作者。
不同的人口
在2014年，Tonegawa的实验室确定了一个脑电路，将积极或消极的情绪回忆联系起来。该电路连接海马中的神经元，其能记住记忆的上下文（发生了什么以及其发生的地方）与基底外侧杏仁核（BLA）中的神经元，并存储事件的情感关联。
在这项研究中，研究人员还表明，他们可以扭转记忆的情绪联想。为了实现这一点，他们人工激活海马细胞已经存储的负面记忆，而小鼠正在经历一个更快乐的体验。这削弱了原始记忆的恐惧关联，并用更积极的感觉，如老鼠对容器中的某个位置有所偏好。
然而，相同的策略对BLA的神经元没有影响，表明这些神经元被预先提供以编码恐惧或奖励的感觉。金说：“他们似乎以固定的行为模式驱动”。
在新的研究中，Tonegawa的实验室开始识别遗传差异，可用于区分恐惧反应和奖励反应的人口。在分析BLA细胞中开启的所有基因后，他们得到了在编码阳性记忆的BLA细胞中发现的一个基因，但在编码阴性记忆的细胞中没有发现。他们还发现另一个只标记负面人口的基因。
与奖励神经元相关的基因称为ppp1r1b，是一种众所周知的基因，其产物涉及多巴胺信号传导，这对于快乐的感觉是必要的。与恐惧神经元rspo2相关的基因的功能是未知的。
Kim说：“我们不知道他们在做什么”。理论上，基因和细胞功能之间应该有一个联系，但我们不一定要理解这些基因的作用，我们只是利用它们来区分这两个群体。
解剖学上，BLA被分为两个部分，称为后部和前部。 结果是，研究人员确定的标记直接映射到这两个种群上，前区域由表达rspo的恐惧编码细胞组成，而后部区域包含表达ppp1r1b的奖励编码细胞。
感觉失去平衡

研究人员然后使用光遗传学---一种允许他们选择性抑制神经元与光来确认两个人口在记忆形成中作用的技术。他们发现当rspo2神经元被抑制时，小鼠不能形成可怕的记忆，当ppp1r1b神经元被抑制时，它们不能形成阳性记忆。
研究人员还发现，每个神经元群体可以抑制另一个：当他们刺激奖励神经元中的活动时，恐惧神经元中的活动被抑制，反之亦然。这表明大脑不断平衡这两个神经元群体之间的活动。
Kim说：“终我们所拥有的是一个在正面和负面之间的跷跷板”。 这是高度投机，但焦虑和抑郁症状可能是这两个人口之间不平衡的结果。
过度恐惧神经元或不太兴奋的奖励神经元可能导致异常强烈的恐惧或焦虑感觉，例如遭受创伤后应激障碍的人所经历的那些感觉。
研究人员还探索了BLA的目标，BLA将信息发送到大脑的其他部分，以刺激对可怕或愉快事件的行为反应。他们发现恐惧神经元投射到称为伏隔核的脑的一部分，而奖励神经元投射到伏隔核和杏仁核的另一部分，称为中枢杏仁核。Tonegawa的实验室现在正在更详细地研究这些电路。
RIKEN脑科学研究所教授Joshua Johansen说：“这些结果代表了我们对如何在大脑中处理情绪以及如何解决积极和消极情绪反应之间的平衡的重要进展”。
Johansen说：“不同杏仁核细胞群体的分子标志物的鉴定允许次靶向遗传获得这些相反的情绪网络，为未来许多的情绪功能和障碍功能的研究打开了一扇大门”。