恐惧消除的相关脑机制*

何静文 尚志蕾 刘伟志 王 伟

恐惧体验是一种防御性的情绪过程，对动物和人类具有重要的适应意义，但是，缺乏对恐惧情绪的有效抑制机制会导致恐惧情绪过分表达和相应心理障碍的发生。研究表明，PTSD的发生和持续与PTSD患者对创伤记忆的恐惧情绪持续有很大的关系。大量流行病调查表明，61%的男性和51%的女性在其一生中至少遭受一次心理创伤事件，创伤后应激障碍(PTSD)的发病率为5% ～50%，平均约为20%，约1/3的PTSD患者终生不愈［1-2］。现阶段PTSD治疗的重点和难点在于，患者的创伤性记忆一旦形成，就很难消除，或者40%的患者在采用基于消退原理的暴露疗法后，其疗效不能维持，已经消退的恐惧反应很快再现。因此，对恐惧消除相关脑机制的理解，对PTSD及相关焦虑障碍的治疗有极大的帮助。

1 各脑结构与恐惧消除

1.1 杏仁核(Amygdala)与恐惧消退 大量动物和人类研究结果表明，杏仁核是恐惧消退的重要位点。它还可能是条件性恐惧消退记忆获得过程的关键脑区。杏仁核内多种系统和介质参与了恐惧消退，其中N－甲基－D－天冬氨酸受体(NMDA受体)系统、内源性大麻类(Endocannabinoid)物质系统和γ－氨基丁酸(GABA)介质突触传递在恐惧消退中的作用。NMDA受体与学习和记忆的突触可塑性有关。药理性促进或阻断NMDA受体的活动能够加强或延迟恐惧的消退［3］。但是，杏仁核在恐惧消退过程中NMDA受体依赖可塑性的确切机制仍不明确。此外，大麻素(Cannabinoid)受体1消除的大鼠显示恐惧消退的中止，并且在消退训练过程中外侧杏仁核(LA)和基底杏仁核(BA)内的内源性大麻肽水平升高。理论上用脂肪酸酰胺水解酶(FAAH，一种控制内源性大麻素水平的酶)的抑制，能通过增加杏仁核内源性大麻类信号和增强突触神经的可塑性治疗S1小鼠的恐惧消除受损［4］。

杏仁核内的恐惧抑制和消退记忆情境依赖型表达的另一个重要媒介是GABA介质突触传递。海马通过调节杏仁核GABA介质突触传递，实现情境门控消退记忆表达的作用。恐惧的消退训练后在基底外侧核(BLA)注射GABAa受体激动剂可以促进恐惧消退记忆的提取，说明消退学习后BLA中GABA介质突触传递的增强促进恐惧记忆的巩固。杏仁核内的GABA介质突触传递的可塑性变化很可能是短时恐惧消退的重要存储位点。GABA介质突触传递参与了杏仁核内部恐惧信息的传递，在恐惧表达过程中发挥桥梁作用，并且向杏仁核外侧核(LA)和中央核的内侧部(CeM)等恐惧记忆表达的重要结构发出抑制投射，承担恐惧消退中抑制执行的角色［5］。此外，还有研究表明，GABA能的传递会阻断新的消退记忆的形成［6］。幸存者的CD3水平可以作为PTSD的生物标记，而CD4、CD8的值则可以作为PTSD的高警觉症状的生物标记［7］。

1.2 前额叶皮质(mPFC)与恐惧消除 杏仁核主要参与条件性恐惧的早期消退记忆获得过程，而从不同方面的研究发现，mPFC主要在消退后的测试中起作用。mPFC的活动与条件性恐惧反应成负相关。从一些损毁的实验中发现，mPFC与恐惧消退过程有关。在恐惧消退学习前电损毁大鼠的腹侧mPFC会使大鼠对恐惧消退产生抵抗，从而需要更多的学习天数完成恐惧消退过程。损毁mPFC的边缘下区(IL)使得恐惧消退学习的读出过程受损［8］。最新有研究表明，在恐惧消退后，IL能抑制恐惧反应的表达。

电生理方面的实验结果发现mPFC与消退的再现或巩固有关。高频电刺激背侧丘脑区域使其向前额叶投射的纤维兴奋，可记录到前额叶皮层场电位出现长时程增强效应(LTP);相反，低频刺激背侧丘脑区可记录到前额叶皮层场电位出现长时程抑制效应(LTD)。诱导LTD的低频刺激能够削弱恐惧消退过程，引起过多的条件化恐惧反应;诱导LTP的高频刺激对恐惧消退的学习没有影响，但一周以后的检测结果显示加强了消退记忆的巩固，表明mPFC突触效能的变化介导了恐惧消退记忆的保持过程［9］。Milad等发现在消退训练时在内侧前额叶皮层边缘下区内给予300ms的电刺激可以显著降低大鼠的条件性恐惧反应。对IL区做进一步的研究发现，在恐惧消退后的3～7天内，IL内的NMDA受体2B亚基水平与消退记忆保持一致［10］。此外，受NMDA受体2B亚基和活化的α钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ(αCaMKⅡ)的ATP结合结构域等多种物质调节的αCaMKⅡ的活性，在恐惧消退后的3～7天内，与恐惧记忆消退训练有关［11］。对PTSD患者的研究也发现背侧杏仁核(dlPFC)内给予10 Hz的rTMS能够改善患者的闪回与回避等核心症状，且能够减轻患者的焦虑程度。Garcia研究小组观察到，在丘脑背中部输入到mPFC的部位给予诱导LTP产生的高频刺激，产生突触可塑性的感应现象与消退的保持有关，而与消退的形成没有关系。最新研究还发现，在重获恐惧记忆后，立即对IL进行高频电刺激，会使消退训练中的冻结反应减少。这暗示高频电刺激IL是治疗习得性恐惧的有效方法。神经研究发现，在恐惧条件化及其消退过程中记录大鼠IL神经元的发放，结果显示，CS仅在恐惧消退学习后的读出期间引起IL神经元的发放显著增加;在行为上，当CS呈现时，IL神经元发放频率最高的动物表现出的恐惧反应最少，表明IL依赖的神经机制影响到恐惧消退的长时记忆［12］。此外，还发现小鼠体内IL神经元活动减弱与恐惧消除能力低下有关。重要的是，这个结论在人类中也得到验证［13］。脑成像的结果也表明，被试mPFC的活动在恐惧消退学习的读出检测之后明显增加。在大鼠IL区域微注射丝裂原活化蛋白激酶抑制剂或者蛋白质合成抑制剂，会使mPFC内蛋白质的合成也会阻断消退学习的读出［14］。

1.3 海马与恐惧消除 海马是参与恐惧消退调节的重要结构。在消退训练之前，局部给予背侧海马Muscimol(一种GABA能神经元抑制剂)，最终导致已消退的恐惧行为再度出现(即消退习得受损)，这表明海马参与了恐惧消退记忆的习得。其中细胞周期依赖性蛋白激酶(CDK5)通路、突触结构、神经细胞及一些受体分子在恐惧消退中起作用。

Sananbenesi研究发现，海马CDK5可调节恐惧消退。他们在海马微量注射CDK5抑制剂，有利于消除特定环境造成的恐惧记忆，增加海马CDK5活性会损害消退记忆在海马的暂时储存，而持续产生恐惧。在消退训练后不同时间(消退后第1，3，7天)进行消退保持测试。采用免疫组织化学方法检测各组大鼠海马CA1区CDK5表达情况，用图像分析软件计数CDK5免疫反应阳性细胞，发现海马CDK5在消退训练后的7天内有作用［15］。此外，还发现恐惧消退训练后海马突触功能增强，这有利于消退记忆的长期保持。条件性恐惧及消退训练可以引起海马CA1区突触间隙宽度显著降低，突触的间隙降低可能有助于消退记忆的长期保存［16］。在其他实验中，向大鼠海马内微注射NMDA受体的抑制剂MK－801，发现大鼠恐惧消退记忆的巩固过程被损坏。

最新的研究表明，海马的神经再生在恐惧消除学习和长时记忆过程中起着关键性作用［17-18］。对成年脑神经细胞再生的促进或抑制会增强或破坏海马依赖的学习行为［19］。通过比较BrdU注射后2小时神经细胞的增殖和BrdU注射后28小时神经细胞的存活，证实了条件性恐惧的消退过程能够增加海马神经细胞的增殖和存活。

2 脑结构间的相互作用与恐惧消除

2.1 海马－杏仁核与恐惧消除 mPFC的腹背侧内有两个作用相对的脑区。mPFC的边缘前区(PL)的作用是控制恐惧情绪的表达，在消退训练后，IL能抑制这些恐惧反应的表达。在条件性恐惧反应中，这两个脑区都是通过纤维投射于杏仁核的亚区上进行信息传递的。研究认为海马－杏仁核(特别是BLA)间神经联系的突触效能的长时程增强(LTP)可能是应激导致焦虑的神经基础，也是条件性恐惧的神经基础。长期束缚应激(CIS)导致大鼠海马CA3区神经元树突萎缩，BLA神经元树突棘增加，动物焦虑水平提高。直接损毁或失活海马也能够破坏条件性恐惧的获得与巩固过程。这可能是因为在条件性恐惧的获得与巩固阶段，海马为BLA提供环境信息。如果在此阶段损毁海马，则破坏条件性恐惧的获得与巩固;但是在长期或高强度的应激后，海马向BLA传递的信息已经得到巩固，即使海马功能发生改变，恐惧记忆依然能够得以保持。

2.2 前额叶－杏仁核与恐惧消除 mPFC与杏仁核间存在紧密的纤维联系。有研究表明，mPFC的功能活性和杏仁核的活性呈负相关。与解剖结果相一致的是，电生理研究发现，IL和PL可以分别直接激活LA和BA区内抑制性GABA中间神经元，从而抑制LA和BA区的神经纤维输出。针对这些研究，目前对mPFC与杏仁核之间的相互关系提出了两种模式。两种模式分别认为，消退学习可能包括mPFC激活LA/BA内的抑制性中间神经元;或者是mPFC激活ITC到CE的抑制性投射［20］。

2.3 海马－前额叶皮质与恐惧消除 海马－mPFC通路也影响消退过程。海马CAI区有大量纤维投射到mPFC，主要形成兴奋性突触。电生理的研究显示恐惧消退与海马－mPFC通路突触效能的增加有关。Sandrine等在消退训练后，立即在腹侧海马给予低频电刺激损害海马－mPFC通路LTP，则损害了消退记忆。提示海马－mPFC通路LTP是消退记忆保持所必需的。此外，Hobin等发现恐惧消退训练后，CS引发的LA神经元的激活只有在消退环境中被抑制［21］。此外，这些位点与激活LA的mPFC位点相一致，也可能有ITC位点。这些解剖、电生理以及行为学研究结果揭示海马与mPFC之间的神经联系可以促进对于具体刺激引发的恐惧消退再现的约束。

2.4 前额叶－杏仁核环路与恐惧消除 目前，也有不少研究关注前额叶－海马－杏仁核环路在恐惧消除中的作用。解剖和电生理研究显示BA和海马之间以及BA和mPFC之间存在大量相互投射。BA被认为是在环境提示条件反射中输入到杏仁核的位点。综合文献，BA能在LA、海马和mPFC之间起到信息综合的作用。事实上，海马对恐惧消退环境依赖特异性的表达是必需的，尽管存在有争议的报道。深部脑刺激(DBS)腹背侧纹状体(Dorsal－VS)，会使前额叶皮质的前边缘PL和下边缘IL，以及杏仁核中央核侧部的Fos表达增加，并会使恐惧反应减少。此外，DBS背侧纹状体会增加前额叶皮质的前边缘PL和下边缘IL内的脑源性神经营养因子(BDNF)的表达，并强化消退记忆［22］。另外，在有条件性恐惧的老鼠模型上，观察其各个脑区的局部场电位和单位记录，发现CA1－LA－mPFC环路的联结上有高频的变化。在重获条件性恐惧时，所有的联结都会加强;在恐惧消退时，都会减弱。在消退被唤起时，LA－mPFC和CA1－mPFC内有部分联结会被反弹，CA1－LA间的联系处于一个较低的水平。

目前的研究主要集中在条件化恐惧的获得和表达过程，比较缺乏对条件化恐惧消除过程的研究。而且大多数的结论还只是在动物被试中获得。对人类情绪的脑机制，消退过程中杏仁核、前额叶皮质以及海马神经元神经信号、神经生理反应特性以及神经回路可塑性变化等神经机制问题仍没有解决，尤其是其分子和细胞机制，还处于比较初级的阶段。在消退的每一方面(形成、巩固、再现)这些脑结构是如何相互作用，如何产生联系的，仍需要更多研究来进一步理解。

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