大脑如何处理信息？——浙大龚薇/斯科团队在Molecular Psychiatry发文揭示基底外侧杏仁核神经环路连接模式

Molecular Psychiatry

自然界，人和动物能够察觉到环境中的危险信息并产生一系列的防御行为，也能够感受到食物信息从而产生捕食行为。例如人们会对呼啸而过的汽车小心避让；动物会因食物的奖赏而学会某种行为......生物体的这种“趋利避害”的现象对其生存与进化具有极其重要。大量研究表明，杏仁核参与环境信息的评估，确定其情感效价及重要性，并对不同的外界和内部的刺激做出合适的情感反馈和行为反应。

杏仁核是大脑中的重要结构，形如“杏仁”，为大脑的信息处理中心。然而受限于示踪工具，人们很难探究杏仁核神经环路的组织方式。为了解析杏仁核复杂的输入输出环路的连接，我们需要更为特异的探索技术。

2021年8月16日，浙江大学脑科学与脑医学学院龚薇研究员与斯科教授团队在Nature 子刊Molecular Psychiatry上发表题为“Organizational principles of amygdalar input-output neuronal circuits”的研究论文。该论文解析了基底外侧杏仁核（BLA）神经环路连接模式，揭示了其“输入同源，输出独立”的信息处理机制，说明了杏仁核具有整合复杂的输入信号，并独立传递至下游各脑区的特性。

该团队采用了一种细胞类型特异、投射位点特异的逆行跨单突触追踪新方法，此方法在病毒工具的帮助下成功“点亮”感兴趣脑区中特定类群神经元的上游连接，具有良好的追踪特异性且操作简单，可用于探索众多神秘且重要的神经环路连接。

跨单突触追踪原理

该团队采用上述方法，分别对基底外侧杏仁核-终纹床核、基底外侧杏仁核-腹侧海马、基底外侧杏仁核-内侧前额叶皮质、基底外侧杏仁核-伏隔核这四条与生存相关行为紧密相关的神经环路的输入信息分布进行系统定量分析。研究结果表明，BLA内的投射神经元接受来自全脑的广泛信息输入，不同类型信息的输入比例完全不同，其中情境信息为最主要的输入；且介导生存行为不同阶段的神经元的全脑输入分布及比例高度一致。

基底外侧杏仁核-终纹床核的全脑输入分布

该研究结果揭示了BLA神经环路处理信息的模式: BLA将具有不同输入权重的感觉信息、整合信息、情境信息、神经调节信息和其他信息理想地相整合，不依赖于输出靶点地将信息传递到下游脑区。这种“输入同源、输出独立”的信息处理模式形成了多维处理路径，平行地介导生存相关行为的起始、获取、评估和决策。

自1995年首次利用虚拟现实治疗恐高症，虚拟现实暴露法已经成为治疗创伤后应激障碍、社交障碍等焦虑症的重要临床工具。该研究结果表明情境信息在BLA的信息整合中占主导地位，虚拟现实疗法可以有效地编辑BLA的恐惧-防御系统，这解释了为什么虚拟现实暴露疗法能够有效治疗焦虑症。同时该研究精准量化了BLA不同类型信息的输入权重，这有助于指导设计出最佳的虚拟现实治疗方法。

该研究得到了国家自然科学基金重点项目、浙江省自然科学杰出青年基金、浙江省重点研发计划、浙江省领军型创新创业团队等项目资助。浙江大学脑科学与脑医学学院博士生黄理蒙为第一作者，龚薇研究员和斯科教授为本文的共同通讯作者。本研究获得了段树民院士的悉心指导，同时获得了Julius Zhu教授、李晓明教授、徐富强教授、汪浩教授、虞燕琴教授等的大力支持。全文链接：https://doi.org/10.1038/s41380-021-01262-3

目前斯科/龚薇课题组正在大力招收博士后，采取以临床问题为导向、先进技术为驱动、医工信交叉为手段的复合培养模式，为每位新入站的博士后提供充足的科研经费用于课题的自由探索。优秀博士后出站后可优先留校或进入合作研究中心/企业任职，在站期间工资在25~30万，另有年终奖（根据绩效）。主要研究方向包括神经环路解析和调控、脑信息读取和脑功能调控新技术、脑机接口、AI数据处理等，以解决老年痴呆症等神经退行性疾病、抑郁症、失眠、焦虑等重大精神性疾病。我们热烈欢迎具备以下相关专长的前来应聘：神经生物学、肿瘤学、分子生物学、遗传学或医学、光学工程、电子、计算机等“某一方向”的坚实科研背景。联系方式：kesi@zju.edu.cn；课题组网址：https://person.zju.edu.cn/kesi。

供稿：斯科/龚薇课题组