焦虑与恐惧不只是“心理状态”不好,而是大脑精密的神经回路失调所致。最近一项发表在《Frontiers in Cellular Neuroscience》的研究揭示,名为PTEN的关键基因在大脑特定的抑制性神经元中失去功能后,就会使小鼠出现异常剧烈的恐惧与焦虑反应。
研究中,佛罗里达州Max Planck神经科学研究所的科学家发现,PTEN基因的缺失会改变杏仁核的情绪神经网络,引发异常行为表现。这个发现不仅深化了我们对自闭症伴随焦虑症状的理解,也凸显了PTEN在调节大脑情绪功能中的核心角色。
PTEN不只是癌症相关基因PTEN(phosphatase and tensin homolog)长久以来被视为肿瘤抑制基因,但其功能远不只于此。事实上,它是少数已被证实与自闭症有关的基因之一,特别是在伴随脑部过度增长(macrocephaly)的患者中。PTEN同时也参与神经可塑性与神经网络平衡的调控。
当PTEN发生突变或缺失,神经细胞内信号传递会失衡,进而导致神经网络错配,影响行为与情绪表现。这项研究进一步证实,PTEN的作用早已跨越肿瘤学领域,是理解大脑如何“调节恐惧与情绪反应”的重要钥匙。
剔除神经元中PTEN基因,大脑情绪回路丕变为了厘清PTEN缺失对情绪管理的影响,研究团队锁定大脑情绪处理核心──杏仁核内一群抑制性神经元。通过基因工程技术,他们精准地剔除了小鼠大脑神经细胞中的PTEN基因,并运用高分辨率的电生理技术,观察神经回路的反应与变化。
结果发现,PTEN缺失会大幅削弱这些神经元的抑制性信号,导致杏仁核内与恐惧反应相关的抑制网络松动,犹如情绪的刹车故障。同时,来自外部的兴奋性输入变得更强,使得原本传递恐惧的渠道过度活化。
恐惧学习加速,焦虑行为升高神经网络的变化最终反映在行为表现上。实验中,PTEN缺失小鼠在接受声音配对电击的“恐惧学习”测试中,反应异常快速而强烈,而且对已终止的刺激仍维持长时间的恐惧记忆。这表明它们在恐惧反应的“启动”与“关闭”机制上已出现异常。
此外,PTEN缺失小鼠在开放空间和迷宫测验中也显得更多犹疑、紧张、不安,焦虑倾向上升。但有趣的是,却未出现社交障碍或重复行为,显示此PTEN缺失所引发的神经性失调行为之样态,具有高度专一性。
本研究表明,行为异常不必然来自全面性的神经退化或损伤,有时仅是单一基因在特定细胞类型中的功能失衡,就足以引发显著影响。若能针对这些特定神经元进行调节,或恢复其正常功能,就有可能逆转恐惧与焦虑的行为表现,而不必干扰整体大脑的运行。未来若能进一步在人类大脑海中确认这些神经回路的存在与作用机制,便有望发展出更精准、针对核心症状的治疗策略,协助改善自闭症、焦虑症与恐惧相关疾病所造成的困扰与限制。
(首图来源:Unsplash)