Nat Neurosci综述：中央杏仁核神经环路在动物危急时刻构建防御模式中发挥关键作用
在自然界中，动物表现出的防御行为反映了威胁的时空距离。在啮齿类动物中引发特定防御反应的实验室范式，为研究在不同程度的紧急威胁时，大脑所构建的防御模式机制提供了宝贵的见解。
近日，Justin M. Moscarello和Mario A. Penzo两人在Nature Neuroscience杂志上，发表了一篇最新综述，“The central nucleus of the amygdala and the construction of defensive modes across the threat-imminence continuum”。
作者讨论了中央杏仁核(CeA)在这一过程中发挥关键作用，并提出CeA的相互抑制回路使用赢者通吃的策略，支持跨防御模式的过渡，以及执行特定的防御行为到关联先前形成的威胁。作者提出的概念框架可以解释CeA的看似不同的观察结果，并确定了未来研究的优先领域。
CeA在厌恶条件刺激诱发的防御反应的表达中起着至关重要的作用。基于当前方法所提供的内部CeA动态视角，我们能够前所未有地理解CeA在条件防御中的作用。本文的目标是强调CeA作为一个神经生物学接口，通过内部环路动力学来整合相关信息，积极构建厌恶联想记忆的表达，从而决定先天特定反应策略的表达。
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CeA解剖生理学
CeA是一种纹状结构，它接收来自不同皮质、丘脑、下丘脑和脑干区域的汇聚输入，包括来自其他杏仁核的非交互输入。同时，它也向基底前脑、丘脑、下丘脑和脑干发送发散的抑制输出(图1)。
越来越多来自功能解剖研究的证据表明，CeA通过相互抑制的、分子定义的神经元群体的动态相互作用，积极构建不同的防御行为模式。
a. 啮齿类动物杏仁核的冠状切面示意图；b. 简化图显示了CeA的基本环路结构；c. 赢者通吃模型的示意图和不同的CeL/C细胞类型映射到紧急威胁的特定防御模式。
通过紧急威胁来检验厌恶条件反射范式
紧急威胁理论(threat-imminence)将防御行为系统划分为不同的模式，专门适应危险的变化(图2)。它提供了一个框架，根据其生态预期目的进而考虑防御行为。下面概述了紧急威胁的不同阶段。
紧急状态的最低级别是安全状态，行为主要包括非防御性的生存机制和先发制人的防御策略。随着掠夺性遭遇概率的增加，行为转变为以风险评估为主导的“遭遇前”模式。随着紧急威胁的增加，动物从遭遇前状态过渡到“遭遇后”模式，其特征是在直接环境中发现捕食者。
最高级别的威胁是捕食者积极攻击的“circa-strike”模式。在这种模式下，防御行为仅限于作为对抗伤害或死亡的最后一道防线：fight-or-flight反应。
图2.用于研究紧急威胁迫的各个阶段的防御行为的实验室任务。
a. 在紧急威胁不同阶段的防御模式说明；b. 与紧急威胁程度相关的防御行为的实验室任务。
CeA环路在高紧急防御模式中的作用
CeA功能的详细分析表明了该区域内的电路动态如何与由紧急威胁决定的不同防御模式相关。生长抑制素（SOM+）神经元激活与冻结和镇痛的因果关系表明，CeA内的特定网络状态支持由平行反应组成的整体“遭遇后”防御模式。相比之下，不同的下游通路对构成遭遇战后防御的不同要素做出了不同的贡献。
这些数据说明了CeA的赢者通吃架构是如何特别适合于在紧急情况下从一种防御模式到下一种防御模式的无缝转换。CeL群体之间的相互抑制连接使具有特定反应策略的细胞类型一旦被激活，可以直接抑制那些支持防御状态的细胞类型，从而解决模式上的潜在冲突，并确保沿紧急威胁策略之间的有效切换。
CeA输入的作用
CeA内部的电路动态是由CeA内部不同神经元群体的汇聚输入形成的。CeA还广泛接受杏仁核外核的汇聚输入，允许CeA内部的电路级过程接受多个来源信息整合的指导。例如，岛叶皮层，已被证明整合了内感受信号和条件反射防御反应的表达，投射到CeA，这些输入可以激活SOM+神经元。
许多过程可以通过聚集在CeA上的传入影响防御行为的表达(图3)。通过不同地驱动相互抑制的CeA环路元件的活动，这些输入将厌恶联想与其他行为相关信息整合起来，通过激活不同的区域来引导赢者通吃的动态，从对立的防御策略中选择。
图3.CeA的神经调节影响防御模式的构建。
a. 啮齿类动物的杏仁核、室旁丘脑(左)和下丘脑室旁核(右)的冠状切面示意图；b. 催产素如何通过CeA触发低紧急性防御选择的假设模型；c. PVT如何促进高紧急防御行为选择的模型。
结 论
CeA最基本的功能是普遍的，不限于特定的动机效价。本文提出CeA的环路架构包含一种算法，进而可以使动物朝着或远离动机性结果的反应模式中选择和转换。CeA环路的基本设计使该区域成为组织和执行行为系统响应模式的关键处理中心。
参考文献
Moscarello JM, Penzo MA. The central nucleus of the amygdala and the construction of defensive modes across the threat-imminence continuum. Nat Neurosci. 2022 Aug;25(8):999-1008. doi: 10.1038/s41593-022-01130-5. Epub 2022 Aug 1. PMID: 35915178.
编译作者：Ayden（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）
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