下丘脑-杏仁核CRH神经环路参与习得性恐惧记忆调节的机制

Fear and stress are inseparable. Corticotropin-releasing hormone (CRH) neurons are mainly distributed in the paraventricular nucleus (PVN) and play a key role in the stress response. But it is unclear about the role in fear memory. Preliminary data showed that CRH neural fibers in BLA orginated from PVN to and by using optogenetic tools to activate CRH neurons in PVN it affected fear response in mice. Thus we hypothesize that CRH neural circuit between hypothalamus and amygdala play an important role in conditioned fear. Basically, in conditioned fear response, CRH neurons projecting from PVN to basolateral nucleus of amygdala are activated and CRH was released from the terminals to act on glutamatergic neurons in BLA via CRHR1, then excite type I neurons in lateral central amygdala (CEl) and enhance freezing behavior, and promote the formation and expression of conditioned fear. By using CRH transgenic model animals which express ChR2 or NpHR, we aim to depict CRH neural circuits between PVN and amygdala and investigate the role in conditioned fear, to investigate the effect of CRH neurons in PVN on the synaptic transmission in BLA and its mechanism, to determine its effect on glutamate synthesis and release via CRHR1, to elucidate the role of CRH neurons in PVN involved in the regulation of conditioned fear via modulating amygdala.

恐惧和应激密不可分，室旁核的肾上腺皮质激素释放激素(CRH)神经元在应激过程中起关键作用，但在恐惧记忆中的作用尚不清楚。前期研究发现室旁核投射到基底外侧核（BLA）的CRH神经纤维，光激活CRH神经元影响恐惧行为。我们假设：在习得性恐惧反应中下丘脑室旁核CRH神经元激活，其投射到BLA的神经纤维末梢释放出CRH，通过其受体CRHR1兴奋BLA的谷氨酸能神经元，进而兴奋杏仁核中央外侧核 的I型神经元，增强僵立等恐惧行为反应，促进恐惧记忆的形成和表达。本实验拟采用光敏通道调控的 CRH 转基因鼠，描绘下丘脑室旁核与杏仁核的CRH神经环路连接并阐述其对习得性恐惧记忆过程的影响；揭示下丘脑室旁核CRH神经元对基底外侧杏仁核突触传递的影响及其机制；确定CRH通过其表达于BLA的受体CRHR1对谷氨酸合成和释放的影响及其分子机制；期望阐述下丘脑室旁核CRH神经元通过调控杏仁核参与恐惧记忆的作用和机制。

CRH神经元与应激相关，中央杏仁核（CEA）是恐惧行为中经典的恐惧表达核团，中央杏仁核区有十分致密的CRH神经元分布，在恐惧记忆中的作用尚不清楚。我们发现光激活CEA 的CRH 神经元能显著地降低小鼠在开放臂中的停留时间，这表明CEA 的CRH 神经元具有促焦虑的作用。同样在条件恐惧的表达阶段，光激活CEA 的CRH 神经元可以显著性地降低小鼠的僵直行为，这又表明CEA 的CRH 神经元具有降低恐惧表达的作用。我们采用新型的缺陷型狂犬病毒，结合CRH-Cre 转基因鼠的方式，定量绘制了CEA的CRH神经元单级输入图谱。我们发现CEA 的CRH 神经元主要接受来自运动皮层、感觉皮层、岛叶皮层以及梨状皮层等皮层脑区的输入，基底前脑、中缝背核以及腹侧被盖区等经典的情绪奖赏核团也对其有单级投射，此外在杏仁核内部也有较密集的微环路。同时发现Fear condition 行为能够激活 LHb 脑区 c-fos 表达增高，药物抑制 LHb的CRFR1功能，显著增强 Fear condition行为消退学习的消退速率。利用病毒和染料等神经示踪技术都发现CeA 和 终纹床核（BST）的 CRH 神经元对 LHb 有投射，激活CeA的CRH神经元对LHb的投射，使恐惧Cue阶段僵直比增高。在恐惧训练阶段，激活BST的CRH神经元对LHb的投射，使恐惧Cue阶段僵直比降低。说明CeA和BST的CRH神经元对LHb的投射可能通过CRFR1参与条件性恐惧行为，CeA-CRH神经元对LHb起到激活作用，BST-CRH神经元对LHb起到抑制作用。上述研究发现明确了CEA CRH神经元的输入脑区，初步研究了该类神经元在条件性恐惧中的作用，有助于进一步深入了解CEA CRH神经元的生理功能。