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焦虑症发病率高，现有药物治疗存在局限。研究人员针对运动缓解焦虑的神经机制开展研究。发现跑步机运动通过增强初级运动皮层（M1）经腹内侧丘脑（VM）到内侧前额叶皮层（PrL）的兴奋性输入，预防应激诱导的焦虑样行为，为治疗焦虑症提供新靶点。
在快节奏的现代生活中，焦虑如同一片阴云，笼罩着越来越多人的心灵。焦虑症作为一种常见的精神疾病，不仅会引发精神上的痛苦，还可能带来各种身体症状，严重影响人们的生活质量。目前，治疗焦虑症的药物虽历经多代发展，但不良反应和药物成瘾问题却像两座大山，阻碍着其广泛应用。因此，探寻非药物的治疗方法，成为了科研人员们亟待攻克的难题。而运动，作为一种简单且有益健康的活动，在缓解焦虑方面展现出了巨大潜力，这让人们不禁好奇：运动到底是如何在大脑中发挥作用，从而减轻焦虑的呢？
为了解开这个谜团，暨南大学等研究机构的科研人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在了《Nature Communications》上，为我们揭示了运动缓解焦虑背后的神经机制，为焦虑症的治疗开辟了新的道路。
在研究中，科研人员运用了多种关键技术方法。首先是构建动物模型，他们通过对成年（7 - 8 周）C57 小鼠进行 14 天的慢性束缚应激（CRS）处理，成功诱导出小鼠的焦虑样行为，同时设置了每日跑步机运动的实验组。其次，利用立体定位注射技术，将各种病毒注射到小鼠大脑的特定区域，以标记神经元、调控神经元活动。另外，结合离体电生理记录、在体钙成像、光遗传学和化学遗传学等技术，从多个层面探究神经元的活动变化以及神经通路的功能。
物理运动激活腹内侧丘脑到前边缘区的输入以预防焦虑样障碍
研究人员发现，通过 14 天的慢性束缚应激处理，小鼠出现了焦虑样行为，而同时进行的每日 1 小时跑步机运动则有效地预防了这种行为的发生，且不影响小鼠的一般运动行为。进一步研究发现，初级运动皮层（M1）和腹内侧丘脑（VM）是内侧前额叶皮层前边缘区（PrL）的主要输入区域。当阻断 M1 - PrL 通路后，运动仍能缓解 CRS 小鼠的焦虑样行为，表明该通路与运动的抗焦虑作用无关。而对 VM - PrL 通路的研究发现，运动训练后，PrL 投射的 VM 神经元兴奋性增加，微小兴奋性突触后电流（mEPSC）频率增强，这表明运动训练增强了对这些神经元的兴奋性输入。通过化学遗传学方法激活或抑制 PrL 投射的 VM 神经元，证实了该通路在运动抗焦虑效应中的因果关系。
体育锻炼增强 PrL 区神经元活动以提高应激适应能力
鉴于 VM 到 PrL 的输入增强，研究人员进一步研究了接受 VM 投射的 PrL 神经元的突触后变化。利用基因编码的荧光钙传感器 GCaMP7f 和双光子记录技术，他们发现 CRS 会下调 PrL 神经元的活动，而运动训练则能提高 CRS 小鼠 PrL 神经元的总钙强度，包括更高的峰值和钙尖峰频率。通过化学遗传学方法激活或抑制 VM 下游的 PrL 神经元，进一步验证了 VM - PrL 通路在运动介导的抗焦虑效应中的作用。
M1 投射到 VM 以减轻应激诱导的焦虑样行为
在确定了 VM - PrL 通路在运动抗焦虑中的作用后，研究人员追踪了 VM 核的可能输入。通过逆行标记技术发现，M1 和小脑深部核（DCN）都有输入到 VM 核，但 DCN - VM 通路不参与运动训练的抗焦虑作用。通过特异性去除 VM 投射的 M1 神经元，研究人员发现运动训练不再能预防焦虑样行为，表明 M1 投射到 VM 对于运动赋予的应激适应能力是必要的。进一步通过化学遗传学方法抑制或激活 VM 投射的 M1 神经元，以及观察 VM 神经元接受 M1 输入后的活动变化，都支持了 M1 输入到 VM 在运动介导的抗焦虑中的重要作用。
M1 - VM - PrL 通路介导运动缓解焦虑样行为的效应
研究人员利用逆行和顺行标记策略，证实了 M1 - VM - PrL 通路的存在，且该通路中的 VM 神经元主要为兴奋性 CaMKIIα 神经元。通过离体光遗传刺激和在体钙成像等实验，发现运动训练能增强 M1 - VM 通路对 PrL 神经元的兴奋性输入。功能研究表明，抑制该通路会消除运动的抗焦虑作用，而激活该通路则能改善应激适应能力，即使在未运动的 CRS 小鼠中也能抑制焦虑样行为。
这项研究具有重大意义。它首次揭示了一条从 M1 到 PrL 的神经通路，其中 VM 作为中继核，在跑步机运动时被选择性激活，增强 PrL 神经元的活动，从而预防焦虑样障碍。这不仅为运动缓解焦虑的神经机制提供了新的见解，还为焦虑症的治疗提供了潜在的神经调节靶点。此前，运动缓解焦虑或抑郁障碍的机制研究主要集中在神经发生和突触发生等方面，而对神经回路变化了解较少。该研究通过动物模型深入探究了详细的神经机制，填补了这一空白。此外，研究结果还可能与人类大脑成像研究结果相互印证，为通过靶向运动区域干预精神障碍提供了理论依据，为未来开发更有效的焦虑症治疗方法奠定了基础。
