俗话说：“一朝被蛇咬，十年怕井绳”，恐惧和创伤事件能够导致最长期的记忆产生。
虽然恐惧记忆是一种生物体适应复杂环境的保护机制，但是一些不适宜的恐惧记忆往往会严重影响个体的学习和生活，了解消除恐惧记忆的大脑环路机制至关重要。
来自瑞士洛桑联邦理工学院Johannes Gräff团队，发现丘脑-杏仁核环路能够调控久远恐惧记忆的消退，该研究成果近期发表在Nature Neuroscience上。
恐惧记忆可以根据时间长短进一步分为新近(Recent)恐惧记忆和久远(Remote)恐惧记忆。
以往研究显示下边缘皮层(Infralimbic cortex, IL)和基底外侧杏仁核（Basolateral amygdala, BLA）之间的相互作用在新近恐惧记忆的消退过程中发挥着核心作用，然而虽然BLA被证明参与久远恐惧记忆的回忆，IL到BLA的投射(IL→BLA)在久远恐惧记忆消退中的作用仍然未被探究。
为了探究这一问题，作者首先使用病毒逆向示踪和c-Fos染色的方法，检测了久远和新近恐惧记忆消退后IL→BLA的激活情况。结果显示，相比于新近恐惧记忆消退，久远恐惧记忆消退后IL→BLA神经元并没有被激活。
那么在久远恐惧记忆的消退过程中，哪个脑区导致了BLA的激活呢？通过再次使用病毒逆向示踪和c-fos染色的方法，发现丘脑核仁（Thalamic nucleus reuniens, NRe）在久远恐惧记忆消退过程中被激活，表明NRe→BLA在久远恐惧记忆消退中可能发挥作用（Fig. 1）。
Fig. 1 NRe→BLA通路在久远恐惧记忆消退中激活
接下来，作者想要从正反两个方面验证是否NRe直接参与久远恐惧记忆的消退的调控。
一方面使用表达hM4Di的病毒结合CNO，来抑制NRe神经元的活性，检测其对久远恐惧记忆消退的作用，结果显示抑制NRe中神经元的活性会导致动物恐惧表现—冻结（Freezing）水平的增加；另一方面，使用表达hM3Dq的病毒结合CNO，来检测激活NRe神经元对久远恐惧记忆消退的作用，结果显示激活NRe神经元导致动物冻结水平的下降。
除此之外，两种操作都不影响动物的运动活动性。合在一起，提示NRe能够双向调控久远恐惧记忆的消退（Fig. 2）。
Fig. 2 NRe双向调控久远恐惧记忆的消退
进一步的，作者探究了久远恐惧记忆消退过程中NRe的活性及其与动物冻结状态之间的关系，为了达到这一目的，在NRe中注射编码Ga2+ 指示剂GCaMP6f的病毒，并埋入光纤，分别在恐惧条件反射形成前（Habituation），恐惧条件反射形成30天后的回忆过程中(Recall)，以及恐惧消退过程中（Extinction）实时的检测NRe的活性。
结果显示，在回忆和消退期间，而非恐惧条件反射形成前，NRe的活动性在冻结行为结束前快速增加。提示NRe活动性的增加与冻结行为的终止在时间上紧密相关（Fig. 3）。
Fig. 3 在久远恐惧记忆Recall和Extinction期间NRe的活性在冻结行为结束前快速增加
既然NRe的活性与冻结行为紧密相关，那么如果先于冻结行为结束前调控NRe活性是否能够调节冻结行为呢？作者从正反两个方面使用闭环光遗传的方法来对这个问题进行探究。
首先在NRe神经元中表达光激活蛋白Chronos，以达到特定时间激活NRe神经元的目的，结果显示，当在消退期间使用光激活NRe时，动物的冻结行为持续的时间变短，而且冻结终止的潜伏期也变短；其次作者在NRe神经元中表达光抑制蛋白ArchT，从而检测抑制NRe神经元对冻结行为的影响，结果显示，与激活NRe神经元相反，抑制NRe神经元会导致冻结行为持续的时间增加，且冻结终止的潜伏期也增加。
合在一起，这些结果表明，NRe神经元的活性在介导久远恐惧记忆消退期间冻结行为的终止中发挥着重要的作用（Fig. 4）。
Fig. 4 在消退期间使用闭环光遗传操控NRe能够双向调控冻结的终止
在第一部分实验中，已经发现了在久远恐惧记忆消退期间NRe→BLA活性增加，那么是否NRe→BLA的活性也与冻结行为的调控有关呢？作者首先在BLA中注射表达Cre的逆行示踪病毒，在NRe中注射表达Cre依赖的Ga2+指示剂GCaMP6f的病毒，检测了NRe→BLA活性与动物冻结状态之间的关系。
作者观察到，在回忆和消退期，而非恐惧记忆形成前期，冻结行为终止前NRe→BLA的活性增加，说明NRe→BLA的活性与久远恐惧记忆消退过程中冻结行为的终止有关。
进一步的，为了探究是否操控NRe→BLA神经元活性能够调控消退过程中的冻结行为，在BLA中注射携带Cre的逆行转导病毒，并在NRe中注射Cre依赖的表达光激活蛋白Chronos的病毒，结果显示使用光激活NRe→BLA神经元会导致冻结时间的减少，且会减少整体的冻结终止的潜伏期。这些结果共同表明NRe→BLA的活性能够调控久远恐惧记忆消退过程中冻结行为的终止（Fig. 5）。
Fig. 5 在久远恐惧记忆消退期间NRe到BLA的投射神经元活性增加且调控冻结行为
总结来说，这篇研究首次揭示了久远恐惧记忆消退中丘脑-杏仁核环路的调控机制，这将加深我们对不同时间的恐惧记忆消退机制的了解。
参考文献
Silva, B. A., Astori, S., Burns, A. M., Heiser, H., van den Heuvel, L., Santoni, G., Martinez-Reza, M. F., Sandi, C., & Gräff, J. (2021). A thalamo-amygdalar circuit underlying the extinction of remote fear memories. Nature neuroscience, 10.1038/s41593-021-00856-y. Advance online publication.
编译作者：晨述（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）往期推荐：