Neuron | 海马体和杏仁核之间的协同作用有望成为治疗创伤后应激障碍的新思路

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情绪和记忆之间有着千丝万缕的联系。情绪就像一只记号笔，渲染着茫茫经历中的浓墨重彩，让我们在翻开过往的记忆册时能一目了然地回想起生活中的喜怒哀乐。但是情绪对记忆的加强作用是具有选择性的，一段经历中的情绪主体往往被深深地烙印在大脑中，而事件经过的具体细节却是相对模糊的。一个典型的例子是武器聚焦（weapon focus）现象。Loftus教授在1987年观察到，对某一犯罪活动的见证人而言，若犯罪过程中出现了可见的武器，那么见证人通常能对该武器，这一突显情绪的信息，而非犯罪事件的其他方面（例如，犯罪分子的体貌特征）有更准确的记忆【1】。这一不均衡的记忆机制使得相似信息的记忆编码重合，即无法完成有效的“模式分离”（pattern separation），并引起对相似情景的情绪“过度泛化”（emotional overgeneralization）【2】。例如，曾经被狗咬过的受害者会将对该狗的恐惧延伸到对所有狗的恐惧，无异于犬只的品种与体型。这一情绪的“过度泛化”（emotional overgeneralization）在患有创伤后应激障碍 (post-traumatic stress disorder, PTSD) 的病人中尤为常见。因此，了解情绪记忆的形成机制，完善记忆信息的“模式分离”（pattern separation），对改善创伤后应激障碍所带来的情绪“过度泛化”（emotional overgeneralization）有着重要的意义。

2019年4月9日，加州大学尔湾分校Jack J. Lin/郑婕团队和Michael A. Yassa团队合作，就这上述现象进行了研究，并在Neuron上发表的题为Multiplexing of Theta and Alpha Rhythms in the Amygdala-Hippocampal Circuit Supports Pattern Separation of Emotional Information的文章，从神经机制的角度进一步探究了这一行为现象。

7位患有耐药性癫痫（drug-resistant epilepsy）的病人参与了本次实验。他们在住院观察期间进行了有关情绪记忆的测试，且研究人员对其在整个过程中的颅内脑电信号（intracranial electroencephalography， iEEG）通过电极（depth electrode）一一记录（声明：电极的位置分布完全取决于对癫痫病灶分析的医学需求，不受实验设计的影响）。研究人员发现，病人对相似的情绪记忆（similar emotional experiences）的区分能力 （mnemonic discrimination ability）要比对相似的非情绪记忆（similar neutral experiences）的区分能力（mnemonic discrimination ability）要弱 （图1）。这一结果与之前相关的fMRI 研究相吻合【3,4】。

图1. 诱导辨识指数 （Lure discrimination index）

为了理解这一行为现象，研究人员对作为记忆中心的海马体（hippocampus）以及情绪中心的杏仁核（amygdala）这两个区域的脑信号进行分析。他们发现，这两个脑区间不同的交流模式直接影响着参与者的行为结果。当参与者能正确区分相似记忆（lure correct rejection，reject lure items as ‘new’）时，海马体和杏仁核的脑信号出现波（Theta oscillation）的相位同步（phase synchronization）,而当参与者错误地将相似记忆混淆（lure false alarm, recognize lure items as ‘old’）时，这两个脑区间信号的相位同步则转移至波频段（图2）。

图2. 相位锁定值（phase locking value）

于此同时，正确区分相似记忆时所形成的两脑区间的双向交流（bidirectional interactions）也被以杏仁核为主导的单向信息传递（unidirectional influence from the amygdala to the hippocampus）所取代，从而导致参与者混淆了相似的情绪记忆（图 3）。

图3. 基于格兰杰因果关系（Granger Causality）的信息方向性分析

该研究结果为以海马体和杏仁核为中心的情绪记忆处理提供了具体的神经机制。这一神经机制在进一步揭示情绪和记忆相互作用的同时也为治疗神经精神障碍（neuropsychiatric disorders）提供了新思路。作者在文中提出，可以针对海马体和杏仁核加以倾入性的或非倾入性的脑电刺激来提高波（Theta oscillation）的相位同步（phase synchronization）并且抑制波的相位同步（phase synchronization），从而加强对相似记忆的“模式分离”（pattern separation）并抑制情绪“过度泛化”（emotional overgeneralization）的存在。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2019.03.025

参考文献

1. Loftus, E.F., Loftus, G.R., and Messo, J. (1987). Some Facts About Weapon Focus. Law Hum. Behav. 11, 55–62.

2. Leal, S.L., and Yassa, M.A. (2018). Integrating new findings and examining clinical applications of pattern separation. Nat. Neurosci. 21, 163–173.

3. Kensinger, E.A., and Schacter, D.L. (2007). Remembering the specific visual details of presented objects: neuroimaging evidence for effects of emotion. Neuropsychologia 45, 2951–2962.

4. Leal, S.L., Tighe, S.K., and Yassa, M.A. (2014b). Asymmetric effects of emotion on mnemonic interference. Neurobiol. Learn. Mem. 111, 41–48.

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