試想一下，當(dāng)你攀爬在華山的峭壁上、行走在張家界的透明玻璃棧道上或是站在東方明珠的尖頂上時，你是否不由得手腳發(fā)軟、心跳過速、手冒冷汗？恐高（Fear of heights）是人們?nèi)粘Ｉ钪袕V泛發(fā)生的情緒反應(yīng)。早在幾千年前，東方的《黃帝內(nèi)經(jīng)》和西方的《希波克拉底全集》中就描述了人們因?yàn)榕赂叨a(chǎn)生的恐懼反應(yīng)；伴隨社會的發(fā)展，人們也越來越容易接觸到各種高度刺激，但恐高是如何發(fā)生的呢？其背后的科學(xué)機(jī)理究竟是什么？為什么有些物種不受恐高的困擾？對這些非常有趣的“神經(jīng)科學(xué)”問題，至今還了無線索。尋找大腦中專門處理高度威脅的“工作站”，并找到克服恐高情緒的神經(jīng)環(huán)路和調(diào)控方式，將有助于改善諸多恐高人群的日常生活與工作。
5月3日，華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院袁小兵/潘逸萱團(tuán)隊(duì)在Nature Communications 發(fā)表題為 A non-image-forming visual circuit mediates the innate fear of heights in male mice 的研究論文，他們對先天恐高反應(yīng)開展研究，意外發(fā)現(xiàn)小鼠大腦中的非成像視覺系統(tǒng)誘發(fā)了恐高反應(yīng)。
Nature communications 刊發(fā)華東師大袁小兵/潘逸萱團(tuán)隊(duì)科研成果
· 制定標(biāo)準(zhǔn)——量化分析恐高反應(yīng)
研究人員基于人類的恐高反應(yīng)和行為特征，成功構(gòu)建了一套量化分析恐高反應(yīng)的小鼠行為學(xué)范式。發(fā)現(xiàn)小鼠可感知到高度刺激，在開放高臺上出現(xiàn)與人類相似的運(yùn)動受限、降低重心、焦慮，以及顫抖等行為表現(xiàn)。
小鼠表現(xiàn)出典型的恐高行為（引自Shang, W., Xie, S., Feng, W. et al., Nature Communications (2024)15, 3746）
· 恐高關(guān)鍵——視覺系統(tǒng)
研究人員發(fā)現(xiàn)在抑制小鼠的外周前庭器官后，它們的恐高反應(yīng)不降反升；而剝奪胡須介導(dǎo)的觸覺，并不影響恐高行為。有趣的是，小鼠僅在光亮處才表現(xiàn)出高度依賴的恐懼反應(yīng)，而在黑暗處并無典型的恐高反應(yīng)，表明恐高反應(yīng)主要是由高處的視覺沖擊造成。
小鼠在光照條件下出現(xiàn)明顯的恐高反應(yīng)，雙側(cè)前庭損傷或胡須剔除后小鼠恐高反應(yīng)輕微增加（引自Shang, W., Xie, S., Feng, W. et al., Nature Communications (2024) 15, 3746）
· 發(fā)現(xiàn)控制恐高的大腦“工作站”
大腦是指揮情緒的“司令部”，不同腦區(qū)分管不同功能，錯綜復(fù)雜的神經(jīng)連接調(diào)控各類情緒產(chǎn)生，那么恐高情緒是如何產(chǎn)生的呢？研究人員發(fā)現(xiàn)屏蔽了與成像視覺密切相關(guān)的初級視皮層（V1）后，小鼠恐高程度無明顯變化，而抑制與視覺信號直接相關(guān)的腹外側(cè)膝狀體（vLGN）到下游中央導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)（PAG）的神經(jīng)環(huán)路后，小鼠恐高水平顯著降低，表明成像視覺相關(guān)的初級視皮層在先天恐高中不發(fā)揮主要作用，而非成像視覺相關(guān)的vLGN-PAG環(huán)路是大腦中介導(dǎo)恐高情緒產(chǎn)生的重要“工作站”。這說明高度刺激不需要更高等的認(rèn)知中樞進(jìn)行分析判斷就已經(jīng)發(fā)動了。難怪在高處時那種恐懼油然而生，不是“我很慫”，是真的身不由己。
最有趣的是，抑制PAG腦區(qū)的活性產(chǎn)生了強(qiáng)烈的恐高阻斷效果，這種情況下，許多小鼠可以完全忽視高臺上的危險，勇敢地爬下或跳下高臺。這一現(xiàn)象提示vLGN可能并非傳導(dǎo)高度的危險信號的唯一“工作站”，可能還存在其它未知的腦區(qū)，共同將高度相關(guān)的危險信號匯聚到PAG，觸發(fā)快速逃避性恐懼反應(yīng)。
抑制PAG腦區(qū)及vLGN-PAG環(huán)路后小鼠恐高反應(yīng)顯著減弱（引自Shang, W., Xie, S., Feng, W. et al., Nature Communications (2024) 15, 3746）
此外，這項(xiàng)工作還發(fā)現(xiàn)了一條抑制恐高表現(xiàn)的神經(jīng)通路，但腦內(nèi)同時存在的促進(jìn)恐高和抑制恐高通路之間有何交互作用還有待闡明。
當(dāng)小鼠初次暴露在高處時，腦內(nèi)的黃色神經(jīng)環(huán)路介導(dǎo)恐高反應(yīng)；而綠色環(huán)路抑制恐高反應(yīng)
恐懼情緒在日常生活中無處不在，而在適當(dāng)?shù)臅r候克服恐懼情緒，變得更勇敢是多數(shù)人的期盼。恐高是人類與生俱來、用于遠(yuǎn)離危險的先天屬性，但因?yàn)榭指甙Y引起的嚴(yán)重焦慮和回避行為，則不僅影響患者的生活質(zhì)量，而且增加高空作業(yè)事故發(fā)生的風(fēng)險。本研究通過小鼠行為學(xué)范式的建立和分析，為探索恐高的神經(jīng)機(jī)制提供了開創(chuàng)性的思路和見解，研究成果能夠有效助力于克服恐高反應(yīng)，為制定預(yù)防和干預(yù)恐高的措施提供科學(xué)依據(jù)。希望在不久的將來，人人都能輕松克服恐高的束縛，體驗(yàn)“會當(dāng)凌絕頂，一覽眾山小”的豪邁和歡愉。
華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院袁小兵教授、潘逸萱副研究員為本文共同通訊作者，生命科學(xué)學(xué)院博士研究生尚蔚、謝雙翼、馮文博為本文共同第一作者。華東師范大學(xué)林龍年教授、顧怡然副研究員、上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院時海波教授團(tuán)隊(duì)、復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院翁史鈞教授等對該項(xiàng)研究提供了重要支持。該項(xiàng)目得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、自然科學(xué)基金委員會和華東師范大學(xué)的經(jīng)費(fèi)支持。
附：
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-48147-x
來源｜生命科學(xué)學(xué)院、科技處 編輯｜毛宇彤 編審｜郭文君
