情境信息对恐惧消退记忆的调节作用及其神经机制

Hello，

这里是红枪总队，我是咖喱~

恐惧消退模型是暴露疗法的作用机制。

暴露疗法是许多情绪障碍如焦虑症（Anxiety）、恐怖症（Phobia）和创伤后应激障碍(post-traumatic stressdisorder，PTSD)的主要干预方法，但其干预效果常常受情境信息的影响。

请你想象一下这样的情景：

患者在医院的治疗室里历经千锤百炼终于成功消退了对蜘蛛的恐惧，但当ta在治疗室以外的其他情境，比如在公园遇到蜘蛛时，恐惧情绪还是会准时打卡报道，治疗室里训练过的内容瞬间被抛到九霄云外。

这还挺令人崩溃的是不是？

情境改变带来的已消退的恐惧情绪复原被称为恐惧续新效应（renewal effect）。

鉴于其对暴露疗法维持效果带来的巨大负面影响，恐惧续新效应已引起许多学者的关注。

2015年发表在《NeuroImage》上的一篇研究探索了恐惧续新效应背后的神经机制。

针对恐惧续新的神经环路，有假设认为前额叶皮层可通过调节海马与杏仁核之间的联结，调节消退记忆的表达。

具体而言，腹内侧前额叶（vmPFC）被认为在消退情境中，可根据海马传递的信号抑制杏仁核的活动，从而促进消退记忆的提取；而背内侧前额叶（dmPFC）被认为在消退情境以外的新情境中，可根据海马传递的信息诱发恐惧记忆的复原。

根据以往研究，研究者假设：

1.在消退记忆提取条件下（消退习得情境中），vmPFC调节海马与杏仁核之间的联系；

2.在恐惧续新条件下（消退习得情境以外的情境中），dmPFC调节海马与杏仁核之间的联系。

被试

43名健康成年人（22女），平均年龄28.7。

实验材料

蛇和蜘蛛图片分别为实验中的威胁刺激CS+和安全刺激CS-，电击为无条件刺激US。

两个虚拟现实情境（户外森林和室内公寓）分别为恐惧习得情境和消退习得情境。刺激和情境材料的选择在被试间进行平衡。

实验流程

实验分为两天，第一天被试完成条件性恐惧学习和恐惧消退训练，第二天完成恐惧续新测试。研究将完整记录被试在三个阶段中的脑活动和皮肤电反应。

-恐惧习得阶段：被试在虚拟现实情境中行走时将遇到CS+或CS-(蜘蛛或蛇)。CS+和CS-各16个试次，其中16个CS+中有5个CS+匹配电击（31%强化率），使被试对CS+产生恐惧反应。

-恐惧消退阶段：此阶段流程与上阶段流程相似。除使用的虚拟现实情境改变以外，此阶段中CS+与CS-均不匹配电击，使被试对CS+的恐惧反应消退。

-恐惧续新测试：此阶段CS+与CS-将分别在恐惧习得情境（renewal）和消退习得情境（recall）中呈现，CS+和CS-均不匹配电击。

1.皮肤电结果

在第三阶段（恐惧续新测试）的前半阶段中，恐惧习得情境中的CS+诱发的皮肤电反应显著大于CS-，而在消退习得情境中没有出现此现象。表明被试的恐惧反应在恐惧习得情境中复原，即出现预期中的恐惧续新效应。

2.fMRI结果

在第三阶段的前半阶段中，vmPFC对消退习得情境中的CS-响应强于CS+，而对恐惧习得情境中的两者响应差异不显著；而dmPFC对CS+的响应强于CS-，且此效应在两个情境中都存在。

在第三阶段的后半阶段中，dmPFC对恐惧习得情境中的CS+响应强于CS-，而对消退情境中的两者响应差异不显著；而vmPFC对CS-的响应活动强于CS+，且此效应在两个情境中都存在。

3.中介分析结果

研究者随后用中介分析探讨PFC是否调节海马与杏仁核之间的联系。研究结果显示，dmPFC在海马与杏仁核的联系中起到完全中介作用，而vmPFC在海马与杏仁核的联系中起到部分中介作用，且此结果只在右半球出现。

研究结果显示，

在消退情境中对消退记忆的提取与vmPFC对CS-的响应有关，而在恐惧习得情境中的恐惧复原和dmPFC的响应活动有关。

此外，恐惧续新过程由海马-dmPFC-杏仁核环路调节，而消退提取过程由海马-vmPFC-杏仁核环路调节，且两个调节过程主要在右半球完成。

与大多数以往研究一致，该研究发现恐惧消退记忆提取过程中vmPFC对安全刺激CS-的响应强于威胁刺激CS+。

对这一结果，研究者提出两种解释：

其一，CS-或可通过调节CS-/US，CS-/情境和CS-/CS+之间的联系，间接影响CS+/US和CS+/情境之间的联系；

其二，CS+/CS-的相关信息提取过程可能基于不同的神经机制，其提取过程可能由vmPFC不同亚区进行调节。

该研究在以往研究的基础上进一步发现，

相较于恐惧习得情境中CS-，消退情境中CS-可引发更强烈的vmPFC活动，表明后者比前者可被知觉成更为“安全”的刺激，进而表明vmPFC需基于刺激所在的情境信息对安全刺激进行加工。

与vmPFC相反，研究发现dmPFC对威胁刺激CS+反应强于安全刺激CS-。

前人研究已发现dmPFC活动与恐惧情绪的表达的相关性，而该研究也发现续新情境中CS+/CS-引发的条件性反应差异与dmPFC的活动相关，进一步表明dmPFC对自动化恐惧表达的调节作用。

然而，该研究结果未发现dmPFC活动在情境间的主效应，恐惧习得情境虽可诱发被试更强烈的恐惧反应，但dmPFC活动在两个情境之间没有差别。

研究者解释，在不同情境中dmPFC参与的神经环路可能存在差异，即dmPFC只在续新条件下参与恐惧相关神经回路，这一解释也与结构方程模型结果相一致。

首先，研究者选用背侧海马体作为ROI进行分析，而以往研究表明腹侧海马体也参与消退学习的情境加工过程，在背侧海马-杏仁核信息传递中起到承接作用。腹侧海马邻近杏仁核，而标准的fMRI分辨率难以将两者进行区分。

因此未来研究需使用高分辨率fMRI技术进一步探讨腹侧海马与杏仁核如何共同调节基于情境的消退记忆表达过程。

其次，研究中杏仁核对两个情境中刺激的反应没有显著差异，即杏仁核的活动似乎不受情境信息的调节，在这个情况下中介分析不能提供切实有效的结果。研究者提出使用中介分析探讨脑区之间的关系似乎过于简单。

最后，进行一句话总结：

该研究运用fMRI技术，探索情境信息对恐惧消退记忆提取的调节作用及其背后的神经机制。研究结果发现，在消退学习情境下的消退记忆提取与vmPFC及海马-vmPFC-杏仁核神经环路的活动相关，而在非消退学习情境下的消退记忆提取失败，即恐惧续新过程，与dmPFC及海马-dmPFC-杏仁核神经环路的活动相关。

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参考文献：Fredrik Åhs, Kragel, P. A. , & Zielinski, D. J. . (2015). Medial prefrontal pathways for the contextual regulation of extinguished fear in humans. Neuroimage, 122, 262-271.

作者：咖喱

排版：喵君姐姐