腹内侧下丘脑前强啡肽原神经元响应捕食者气味并调控防御行为的机制研究

本研究揭示了腹内侧下丘脑（VMH）中表达前强啡肽原（PDYN）的神经元在捕食者气味诱导的防御行为中的关键作用。通过单细胞记录和光遗传学技术，研究人员发现VMHPDYN+神经元特异性响应威胁刺激，激活后引发逃避行为和位置厌恶。该研究为理解威胁感知的神经机制提供了新视角，对焦虑和创伤后应激障碍（PTSD）等疾病的病理机制研究具有重要启示。

　　

在自然界中，动物面对捕食者威胁时能够迅速启动防御行为，这种能力对生存至关重要。然而，大脑如何感知威胁并协调防御反应的神经机制尚未完全阐明。腹内侧下丘脑（VMH）作为调控应激反应和防御行为的关键脑区，其神经元亚群在威胁处理中的特异性功能仍存在争议。特别是VMH中富含神经肽的前强啡肽原（PDYN）神经元，虽然已知其在应激反应中的作用，但其对捕食者气味的响应机制及其行为调控功能尚不明确。

华中科技大学的研究团队在《Brain Research Bulletin》发表论文，通过结合单细胞电生理记录、光纤光度法和光遗传学技术，系统研究了VMH^PDYN+神经元在捕食者气味诱导的防御行为中的作用。研究发现，小鼠暴露于狐狸尿液（捕食者气味）时，VMH神经元群体活动显著增强，其中PDYN神经元特异性激活，且与运动行为无关。光遗传学激活这些神经元可诱导逃避行为和位置厌恶，揭示了其在威胁感知中的直接调控作用。

研究采用PDYN-IRES-Cre转基因小鼠模型，通过病毒载体靶向标记VMH^PDYN+神经元。关键技术包括：1）单细胞记录分析神经元放电活动；2）光纤光度法实时监测钙信号；3）光遗传学操控神经元活性并观察行为变化；4）免疫组化验证病毒表达和电极定位。

3.1 捕食者气味显著抑制小鼠探查行为
暴露于狐狸尿液的小鼠表现出探查行为（如抬头嗅探）频率降低和接近延迟增加，表明捕食者气味触发了防御反应。

3.2 VMH神经元群体活动对捕食者气味的响应
单细胞记录显示，约33%的VMH神经元在捕食者气味暴露期间放电频率显著增加，提示VMH广泛参与威胁信息处理。

3.3 VMH^PDYN+神经元特异性激活
钙信号记录发现，PDYN神经元在捕食者气味暴露时选择性激活，且与运动行为无相关性，表明其功能独立于一般环境探索。

3.4 光遗传学激活诱导防御行为
激活VMH^PDYN+神经元导致小鼠逃避光照区域并产生位置厌恶，行为学参数（如逃避潜伏期）显著改变，证实其对防御行为的直接调控。

讨论部分指出，VMH^PDYN+神经元通过不同于SF1神经元的机制（可能涉及κ-阿片受体信号）调控急性威胁反应。研究局限性包括未解析电活动与神经肽释放的贡献，以及PDYN神经元亚群的特异性问题。该发现为理解焦虑和PTSD中过度防御反应的神经基础提供了新靶点，未来可通过解析PDYN神经元下游环路深化机制研究。

结论强调，VMH^PDYN+神经元构成威胁感知的专用检测系统，其异常激活可能导致病理性防御行为。研究为开发针对应激相关精神障碍的精准干预策略奠定了理论基础。