杏仁核-后梨状皮层网络中二阶威胁条件化的分子机制与神经环路解析

研究人员针对恐惧记忆在精神疾病中的持久性机制，通过大鼠嗅觉二阶条件化(SOC)模型，揭示了基底外侧杏仁核(BLA)与后梨状皮层(pPC)通过NMDAR依赖的可塑性协同编码高阶恐惧记忆的神经机制。结合单核多组学技术，发现Fos+神经元群在记忆获取与提取阶段呈现特异性基因表达谱和染色质重塑，为理解创伤后应激障碍(PTSD)等疾病的记忆顽固性提供了新靶点。

　　

恐惧作为生存本能的核心组分，其异常持久化与创伤后应激障碍(PTSD)、焦虑症等精神疾病密切相关。传统研究多聚焦于直接关联的一阶条件化(FOC)，但自然界中威胁往往通过复杂关联链传递——例如闻到烟味(CS2)因曾与火警声(CS1)关联而引发恐惧，这种高阶学习机制使记忆更顽固且难以消退。尽管已知基底外侧杏仁核(BLA)是恐惧记忆的关键枢纽，但感官皮层(如嗅觉后梨状皮层pPC)如何参与高阶条件化(SOC)的神经编码仍是未解之谜。

加拿大纪念大学的研究团队通过跨模态(听觉-嗅觉)二阶条件化范式，结合光遗传学、化学遗传学和单核多组学技术，首次揭示了BLA-pPC网络在SOC中的协同作用机制。该研究不仅阐明了NMDAR依赖的可塑性在双脑区的必要性，更通过Fos⁺神经元群的转录组和表观遗传特征，解析了记忆印迹细胞的分子编程规律。相关成果发表于《Communications Biology》，为开发靶向高阶记忆消退的治疗策略提供了理论依据。

关键技术方法包括：(1)跨模态SOC行为范式(听觉CS1+嗅觉CS2配对)；(2)区域特异性药理学干预(NMDAR拮抗剂D-APV灌注)；(3)cFos-tTA/TRE系统标记记忆印迹细胞；(4)逆行示踪结合光遗传学验证神经环路；(5)单核RNA测序(snRNA-seq)与染色质可及性分析(snATAC-seq)的多组学整合。实验采用成年Sprague-Dawley大鼠，通过冷冻切片获取BLA和pPC组织进行测序分析。

NMDAR依赖的可塑性在BLA和pPC中被SOC激活
通过c-Fos蛋白标记发现，SOC记忆提取显著激活BLA、pPC和听觉皮层(Aud)神经元。药理学实验显示，BLA或pPC局部阻断NMDAR均破坏SOC记忆巩固，而Aud区干预无效，表明双脑区特异性参与。

CS1与CS2在BLA汇聚诱导联合可塑性
cFos-tTA/TRE系统显示CS1(音调)与CS2(气味)表征在BLA形成重叠神经集群(CS1⁺CS2⁺)，光激活该集群即可诱发冻结行为。逆行示踪证实pPC→BLA投射神经元在SOC后激活增强，而BLA→Aud通路虽强化但缺乏表征汇聚。

LC-pPC与BLA-pPC投射分别支持SOC的学习与提取
逆行示踪揭示蓝斑核(LC)去甲肾上腺素能输入在编码阶段通过β-肾上腺素受体调控pPC可塑性，而BLA→pPC通路特异性参与记忆提取。化学遗传学沉默BLA-pPC投射仅影响提取阶段，表明双通路时空分工。

BLA与pPC中Fos⁺集群的基因激活特征
单核多组学分析发现：

1. BLA谷氨酸能神经元(VGLUT1⁺)在提取阶段富集突触信号(Bdnf、Arc)、应激反应通路；
2. pPC锥体神经元(VGLUT1a⁺)持续激活脂代谢和突触重塑相关基因；
3. NPY⁺抑制性神经元特异性参与应激调控，与促肾上腺皮质激素释放激素(Crh)通路关联。

SOC驱动的染色质重塑
snATAC-seq显示BLA在获取阶段呈现剧烈染色质开放(全局偏移值6.7)，而pPC在双阶段保持稳定开放(偏移值~5.0)。Fos结合基序在可及区域占比36.8%，提示其驱动转录重编程的核心作用。

该研究建立了高阶恐惧记忆的双系统模型：BLA作为跨模态信息整合中心，通过NMDAR依赖的突触可塑性实现CS1-CS2关联；pPC则通过LC输入触发初始编码，并与BLA形成双向环路支持记忆稳定化。多组学数据揭示，尽管BLA与pPC的Fos⁺神经元共享部分即刻早期基因(如Egr1、Nr4a1)，但各自激活特异性通路——BLA偏向应激响应，pPC侧重突触重构，这种分工协作可能是高阶记忆顽固性的分子基础。

研究创新性地将环路机制解析延伸至表观遗传层面，发现染色质动态重塑的脑区异质性：BLA在记忆获取期呈现爆发性表观重构，而pPC维持持续可塑性状态。这一发现为理解恐惧记忆的阶段性加工提供了新视角，提示靶向不同记忆阶段的治疗需考虑脑区特异性表观调控。此外，LC-pPC-BLA通路的阐明，为开发联合肾上腺素能调节与感官皮层干预的PTSD疗法提供了潜在靶点。