2023年11月15日，《Neuron》杂志发表了题为《Distinct circuits in anterior cingulate cortex encode safety assessment and mediate flexibility of fear reactions》的研究论文。该论文为该期杂志的封面论文，由南方医科大学粤港澳大湾区脑科学与类脑研究中心的梁妃学课题组完成。该研究发现，前扣带皮层（ACC）中有两类与本能防御选择性相关的神经元，它们分别有偏向性地投射到上丘(SC)和未定带(ZI)，在本能防御选择过程中以“推挽”的环路机制，分别为 SC 提供差异化的兴奋性和抑制性输入。

对于动物来说，对安全性做出灵敏的感知是生存必不可缺的需求。动物不断评估周围环境，从而在遇到威胁时能迅速选择适当的行为反应以躲避伤害（例如逃窜行为与冻结假死行为）。安全评估依赖于动物对环境背景的整体判断，同时，动物先前的经验和内部状态也在影响对安全的感知。对安全的正确感知能使动物采取最有效的行动策略——在面对真正危及生命的威胁，有效逃避可提高生存概率；而在相对安全的情况下，有效抑制对无生命威胁事件的防御反可以使动物无需疲于奔命。然而，动物如何感知安全以及这种本能防御行为背后的选择策略及其神经机制目前仍不清楚。

研究人员首先建立了一种独特的行为定量范式对本能防御的选择性进行定量，从而更好地评价小鼠在不同环境下听觉本能防御行为的选择策略。首先将小鼠置于双室行为箱中，待小鼠完成筑巢后，分别在小鼠处于自建巢穴内或巢穴外时给予听觉威胁刺激，定量分析其行为响应。结果显示，小鼠处于巢外时会快速启动防御行为逃窜回巢；相反，当处于巢内时，小鼠基本都忽略了这一本能恐惧，本能防御行为得到了抑制。

综合利用神经示踪、显微钙成像、光/化学遗传和全细胞膜片钳等前沿神经科学技术，研究人员发现前扣带皮层（ACC）的不同神经元群体分别编码安全和危险。安全反应神经元偏向性地投射至未定带(ZI)，进而抑制上丘(SC)，形成了调控行为选择的抑制性间接通路ACC-ZI-SC；危险反应神经元偏向性投射并兴奋了SC，形成了调控行为选择的兴奋性直接通路ACC-SC。ACC与SC之间的兴奋性直接通路ACC-SC和抑制性间接通路ACC-ZI-SC协同作用调控了听觉本能防御行为的灵活性。

简而言之，该研究指出ACC可以作为一个动物感知安全的重要枢纽，并根据整体环境安全状况调节防御反应。这将使动物能够在多变的环境中有效地适应不同的挑战。ACC对防御反应的灵活调节带来了潜在的临床应用价值，即ACC通路的失调可能会导致神经系统缺乏对安全的感知，导致恐惧相关的情绪障碍，如恐惧症和创伤后应激障碍等。

梁妃学教授为本论文的通讯作者，南方医科大学生物医学工程专业硕士生吴锴镔、生理学专业博士生王第甲、心理学专业硕士生王雨薇和生物医学工程专业硕士生唐佩文为论文的共同第一作者；此外，南加州大学张砺教授和陶慧中教授对该研究做出了贡献。该研究得到科技部、国家自然科学基金委员会和广州市科学基金会的资助。

A-C. ACC的SC-projecting神经元中Danger-preferring类型比重占优；D-F. ACC的ZI-projecting神经元中Safety-preferring类型比重占优。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627323006190?via%3Dihub