大脑控制动物恐惧反应机制的奥秘
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图片说明:控制恐惧的神经回路对于许多物种的存活起着关键作用。 图片来源:Sebastian Kaulitzki/Shutterstock


尽管恐惧并不是一种令人愉悦的感觉,但经受恐惧的能力相当重要,它可以使动物在危险来临时做出正确的反应,从而在自然界的竞争中生存下来。通过研究不同物种的大脑控制其恐惧反应机制,研究人员可以了解某些特定的神经回路是如何帮助动物在竞争中存活的,从而揭示恐惧在复杂生命形式的进化过程中起到的重要作用。

例如,人们都知道,老鼠天生会对某些特定的气味感到恐惧,例如山猫尿的气味和狐狸身上的一种被称为TMT(TMT是一种来自红狐狸尿液的化合物,红狐狸是老鼠的天敌)的气味。一旦闻到这些气味,老鼠就会全身不动,并且尾巴开始微微颤抖。同时老鼠的心率、血压上升,血液中的应激激素,如促肾上腺皮质激素(ACTH)和皮质酮(肾上腺皮质激素的一种)的含量飙升,这表明老鼠正处于极度恐惧中。

这些激素的分泌受促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)神经元的控制,CRH神经元存在于大脑下丘脑(主要调节内脏活动和内分泌活动)区域,从嗅觉皮层(大脑中处理气味的部分)的多个区域收到气味信号,然后开始分泌ACTH和皮质酮等应激激素。目前,科学家们还不了解当动物闻到捕食者的气味后,嗅觉皮层中具体哪些区域控制着应激激素的分泌。

为了研究动物的恐惧反应机制植根于大脑的方式,美国霍华德•休斯医学研究所的研究人员为老鼠注射了某些神经活动的遗传标记(是在遗传分析上用作标记的基因),从而研究嗅觉皮层中的神经元是如何对山猫尿和TMT的气味做出反应的。

研究人员发现,CRH神经元存在于一个名为amygdalo-piriform(AmPir)过渡区的狭小区域内。虽然AmPir过渡区的面积不到嗅觉皮层面积的5%,但区域内的CRH神经元却调节着动物对捕食者气味的恐惧反应。当老鼠闻到TMT的气味时,AmPir过渡区内神经元的活动增加了近6倍,当它们闻到山猫尿的气味时,区内神经元的活动增加了5倍。

为了进一步确定AmPir过渡区在动物的恐惧反应机制中起到的作用,研究人员在不存在捕食者气味的情况下,人为刺激老鼠嗅觉皮层中的AmPir过渡区。结果发现,刺激这一区域使老鼠血液中的ACTH含量增加了7.6倍。随后,研究人员用相同的方法抑制AmPir过渡区内CRH神经元的活动,但老鼠血液中的ACTH含量并没有增加。因此研究人员认为,AmPir过渡区在动物对捕食者气味的恐惧反应机制中起着关键作用

同时,研究人员发现,这种神经回路似乎是先天遗传的,而非后天形成的。即使这些老鼠从来没有在自然环境中闻到过山猫尿和TMT的气味,它们也会对这些气味产生一种本能的恐惧。在闻到这些气味时,它们血液内应激激素的含量也会上升,并且全身出现僵直反应。

有趣的是,即使AmPir过渡区内CRH神经元的活动受到了抑制,老鼠的僵直反应仍然会出现,这表明动物对捕食者气味的恐惧反应机制受到大脑多个不同区域的控制。(科学之家:译审/编辑:MHJ)
文章来源: http://www.iflscience.com/brain/research-reveals-how-fear-hardwired-brain
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相关文献

 
1、 Stress and hormones | Salam Ranabir, K. Reetu | doi: 10.4103/2230-8210.77573 | Indian Journal of Endocrinology and Metabolism | http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3079864/
2、 A specific area of olfactory cortex involved in stress hormone responses to predator odours | Kunio Kondoh, Zhonghua Lu, Xiaolan Ye | doi:10.1038/nature17156 | Nature | http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature17156.html

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