Cell今日上线：压力与恐惧记忆的新机制_

Cell今日上线：压力与恐惧记忆的新机制（杏仁核、内源性大麻素、PV神经元、印迹细胞）

原创brainnews创作团队

1（增补印刷）神经科学实用图书推荐——《鼠脑应用解剖学》【科学出版社】

2科研工具书《精神疾病啮齿类动物模型及行为学实验》崔东红/徐林著

3重磅新书推荐 |《奈特神经病学》（第3版）

过度泛化（overgeneralized）的恐惧记忆，即无法区分危险和安全刺激，是几种精神疾病的标志，包括创伤后应激障碍（PTSD）和广泛性焦虑症。压力是指对体内平衡构成挑战并危及动物健康的任何刺激，与PTSD的发生有关，并诱导恐惧记忆泛化。因此，理解压力如何促进恐惧记忆泛化仍然是一个重要但尚未解决的问题。对厌恶事件的记忆是由该事件期间活动的主要神经元集合编码的，称为记忆痕迹或印记细胞群。记忆提取是由事件发生时存在的适当的外部感官线索或相关的内部提取线索重新激活印记细胞群启动的。由于压力会诱导恐惧记忆泛化，以及泛化记忆可能得到密集印记细胞群的证据支持（而非对特定记忆事件时的稀疏印记细胞群），研究人员假设压力通过未知机制增加印记细胞群的规模来介导恐惧记忆泛化。

加拿大多伦多大学Sheena A. Josselyn等团队在Cell上发表论文，研究人员发现压力通过在抑制性PV+神经元上募集逆行的内源性大麻素（eCB）信号，降低了印记细胞群的稀疏性。

Nat Neurosci：理解记忆新机制——恐惧学习在外侧杏仁核的“痕迹神经元”之间引发“突触增强”

Neuron：明星分子“内源性大麻素”在皮层-杏仁核环路调节恐惧记忆消退的新神经机制

欢迎加入

学习记忆学术讨论群

添加小编微信

brainnews_15

-留言：学习记忆研究群-

1. 系统CORT注射增加了LA印记细胞群的整体大小，支持恐惧记忆。

作者首先通过急性束缚应激（RS）发现小鼠对条件性恐惧记忆中的足底电击出现了恐惧泛化，并且系统地给RS和Ctrl小鼠注射了糖皮质激素合成抑制剂Metyrapone恢复了RS小鼠的恐惧记忆特异性，而对Ctrl小鼠没有影响。并且在训练前全身注射CORT会诱导类似于RS的恐惧记忆的泛化。这说明了CORT对于恐惧记忆泛化是必要且充分的。作者进一步探索外源性CORT注射对恐惧训练诱导的外侧杏仁核（LA）印记细胞群大小的影响，以及在记忆提取中CS+和CS-刺激对该印记细胞群的再激活。在恐惧训练期间活跃的神经元使用TRAP2系统进行标记，以表达TdTomato。在CS+记忆检测中活跃的神经元使用RAM系统标记以表达GFP，而在CS-检测中活动的神经元则使用c-Fos进行可视化[Fig.1A-C]。

实验结果发现，在对照组小鼠中LA形成的印迹细胞群是稀疏的，并且被CS+特异性地重新激活，而不是CS-激活，而在CORT处理的小鼠中LA形成的印记细胞群更大（less sparse），并且能被特异性（CS+）和非特异性（CS-）线索重新激活[Fig.1D-M]。还利用了全光分配和沉默方法来可视化和操纵印记细胞群。通过这种操纵，研究人员发现，CORT处理的小鼠在训练期间表现出更大的NPACY神经元群体的活动，这导致了记忆印迹细胞群的扩大和记忆泛化。在CORT处理的小鼠中，这些扩大的印记细胞群在记忆提取时被重新激活，不仅对特定的CS+有反应，而且对CS-刺激也有反应，这表明了记忆泛化的发生[Fig.1O,P]。这些发现揭示了压力和皮质酮通过影响杏仁核中特定神经元群体的活动，从而影响记忆的特异性和泛化。

Figure 1系统CORT给药通过增加LA印记细胞群的大小诱导恐惧记忆泛化

2. CORT在条件性恐惧期间降低LA PV+抑制神经元的活性

PV+神经元约占LA中所有中间神经元的17%-20%，在维持印记细胞群的稀疏性方面发挥着关键作用。通过钙成像记录检测CORT是否通过在条件性恐惧期间破坏LA PV+神经元的活性来诱导更大的印记细胞群[Fig.2A,B]。足底电击增加了对照小鼠训练期间PV+神经元中钙信号，但CORT处理后的这种反应减弱了[Fig.2D,E]，表明CORT确实在恐惧训练期间破坏了PV+神经元的活动，而且CORT主要增加了兴奋性神经元中的活性[Fig.2G-I]。总之，在恐惧训练期间，CORT特异性地降低了LA PV+神经元的活性，从而诱导LA兴奋性神经元的活性增加，导致更大、稀疏性降低的印记细胞群，导致恐惧记忆泛化。

Figure 2 CORT系统给药在恐惧训练期间降低LA PV+神经元活性诱导恐惧记忆泛化

3. 压力对恐惧记忆泛化的影响是由LA中的eCBs介导的

已知eCBs通过与神经元的eCB CB1受体（CB1Rs）的相互作用，介导应激对行为的一些影响。其次，CORT注射和急性应激都会在包括杏仁核在内的许多大脑区域诱导eCBs的快速释放。第三，CB1Rs位于抑制性中间神经元上，其中eCBs充当逆行信使（神经细胞之间传递信号的分子从突触后膜传递到突触前膜，这种信号传递方向与典型的神经递质传递方向相反，称为逆行信使）。基于上述证据，接下来研究了eCBs在压力诱导下的恐惧记忆泛化中的作用。2-AG和AEA是eCBs的两种主要配体。结果发现，条件性恐惧训练后CORT或RS小鼠杏仁核中的2-AG和AEA水平均升高[Fig.3A]。使用药理学手段，通过微量注射LEI-401来降低LA中的AEA水平，恢复了CORT小鼠的记忆特异性[Fig.3E,F]。同时，增加LA AEA水平可诱导对照小鼠的恐惧记忆泛化[Fig.3G-I]。总之，这些数据表明，CORT诱导的恐惧记忆泛化是由LA中AEA水平升高介导的。

Figure 3 在LA中药理学阻断内源性大麻素AEA水平，恢复CORT诱导的记忆特异性。

4. 大麻素CB1Rs位于LA PV+神经元上

使用单分子荧光原位杂交（smFISH）对编码CB1Rs（Cnr1）的基因进行检测，显示LA Pvalb+和GAD2+神经元的一个子集表达Cnr1，特别是在LA的前部区域[Fig.4A,B]。电生理发现CB1R激活降低了神经递质释放的概率[Fig.4C,D]。接下来，通过在LA PV+神经元中表达基因编码的eCB传感器GRAB_eCB2.0监测CORT是否在恐惧训练期间增加了LA PV+神经细胞上的eCB结合[Fig.4F-H]。结果发现，在条件恐惧期间，CORT增加了LA中的eCB释放，可能是来自兴奋性神经元。然后，eCBs可能会逆行激活PV+神经元末端的CB1R，减少GABA在LA主要神经元上的释放，导致印记细胞群大小和恐惧记忆泛化的增加[Fig.4]。

此外，研究人员还开发了一种新的Cre依赖性CRISPR-Cas9策略，专门在LA PV+神经细胞中敲除CB1R。结果表明，表达CB1R敲除构建体的CORT小鼠表现出与对照小鼠相似的特异性记忆和稀疏的印记细胞群[Fig. 5G-K]，而表达对照构建体的CORT小鼠继续表现出普遍的恐惧记忆和大的印记细胞群。这些发现共同支持了一个级联模型，在该模型中，急性应激通过CORT增加了LA中兴奋性神经元的AEA释放，这导致AEA与PV+神经元上CB1R的结合增加，从而减少GABA的释放，并在恐惧训练期间促进更大的印记细胞群的形成[Fig.5N]。这种较大的印记细胞群被特定和非特定的线索重新激活，介导恐惧记忆的泛化。

Figure 4 eCBs通过LA PV+神经元上的CB1R逆行介导CORT诱导的恐惧记忆泛化

Figure 5 敲除LA PV+神经元中的CB1R可恢复CORT小鼠的恐惧记忆特异性

总结

总之，这项研究在分子和环路水平上为急性应激如何诱导小鼠的恐惧记忆泛化提供了见解。结果表明糖皮质激素信号传导、逆行eCB信号传导和印记细胞群的整合动力学发挥关键作用。这些发现为旨在改善压力引起记忆改变的治疗干预提供了潜在的途径，并可能对压力相关的精神疾病产生影响。

原文链接：

http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2024.10.034

参考文献

This research was supported by the Dutch Research Council, Niels Stensen Fellowship, ZonMw Memorabel, Canadian Institutes of Health Research, Alzheimer Nederland, Toronto Cannabis and Cannabinoid Research Consortium, and the Brain Canada Foundation.

Cell, 作者Lesuis等，“Stress disrupts engram ensembles in lateral amygdala to generalize threat memory in mice” https://cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01216-9DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2024.10.034

编译作者：Young（brainnews创作团队）

校审：Simon（brainnews编辑部）