杏仁核复合体内GABA能中间神经元与促肾上腺皮质激素释放因子信号通路的平行发育与成熟

《NEUROSCIENCE AND BIOBEHAVIORAL REVIEWS》：Parallel Development and Maturation of GABAergic Interneurons and Corticotrophin-releasing Factor Signaling within the Amygdala Complex

　　

：杏仁核复合体在响应环境刺激以支持适应性行为方面发挥关键作用，尤其是在大脑发育的敏感期。通过其神经连接，杏仁核调节海马和纹状体依赖性记忆，并在情绪与认知领域塑造不同的皮层功能。已知在出生后发育至青春期期间，杏仁核发生主要的神经环路重塑，包括其兴奋性连接性的成熟以及局部GABA能抑制性中间神经元的逐步组织化。因此，本文旨在综述当前关于杏仁核内不同GABA能中间神经元群体的发育轨迹如何在时间上交错排列，从而形成连续的敏感期，使环境输入在该期间影响杏仁核依赖的情绪学习、威胁处理和社会行为的认识。本综述将讨论早期出现的生长抑素（somatostatin, SOM）和神经肽Y（neuropeptide Y, NPY）中间神经元、较晚成熟的小清蛋白阳性（parvalbumin-positive, PV+）中间神经元，以及应激反应性促肾上腺皮质激素释放因子（corticotrophin-releasing factor, CRF）信号通路的发育变化。研究人员审视这些发育轨迹如何在杏仁核内GABA能环路成熟过程中塑造与年龄相适应的行为及对早期生活逆境的敏感性。

论文解读文章

一、研究背景与问题提出

大脑发育的敏感期是环境经验塑造神经环路活动、进而支持适应性行为反应的关键窗口。杏仁核作为受环境经验强烈塑造的核心脑区，在恐惧加工、情绪调节和社会认知中发挥中枢作用。杏仁核通过其与海马、终纹床核、下丘脑、脑干、基底节和新皮层等脑区的广泛连接，影响海马和纹状体依赖性记忆、奖赏加工、威胁反应和动机行为，并调节注意、显著情绪刺激的知觉、社会识别及适应性社会互动等皮层功能。

杏仁核是一个异质性端脑结构，起源于三个主要发育域：皮层域、皮层下域以及新近鉴定的端脑-视顶盖-下丘脑域。皮层杏仁核包括基底杏仁核复合体，即通常所称的基底外侧杏仁核（basolateral amygdala, BLA），富含谷氨酸能投射神经元；皮层下杏仁核主要由GABA能神经元组成，包括中央杏仁核（central amygdala, CeA）、内侧杏仁核及穿插细胞团。已知在出生后发育至青春期期间，杏仁核谷氨酸能和GABA能神经元发生显著的形态与功能变化，这一延长发育期的成熟过程受到兴奋性连接性变化、抑制性中间神经元的逐步组织化以及调节环路兴奋性和可塑性的神经调制系统的共同塑造。

当前存在的关键问题是：杏仁核内不同GABA能中间神经元群体的发育轨迹如何时间交错排列，从而形成连续敏感期，使环境输入在不同阶段差异性地塑造杏仁核依赖的情绪学习、威胁处理和社会行为。尽管已知杏仁核中间神经元在青春期早期已功能成熟，但其被外在兴奋性传入的募集持续发育至青春期晚期，且皮层定向输出也在该时期细化。因此，理解这些交错发育轨迹对于阐明杏仁核环路成熟如何塑造年龄适应性行为及早期逆境敏感性至关重要。

二、研究内容与主要结论

本文献旨在综述当前关于杏仁核内GABA能细胞类型发育轨迹如何促进输出精细化和适应性行为的认识。基于大鼠和小鼠的现有文献，研究人员主要聚焦于基底外侧杏仁核和中央杏仁核，讨论早期出现的生长抑素和神经肽Y群体、较晚成熟的小清蛋白中间神经元，以及发育动态变化的CRF信号通路各自如何促进杏仁核计算的不同阶段，伴随恐惧、社会和情绪行为的成熟。CRF系统之所以被选择，是因为它提供了一种应激反应性神经调制信号，早期经验可能通过该信号影响环路和情绪成熟的发育轨迹。

三、主要关键技术方法

该综述研究主要基于对大鼠和小鼠的解剖学和功能学比较研究。具体涉及的技术方法包括：免疫组织化学染色用于检测不同发育时间点杏仁核内SOM、NPY、PV等标记物的表达和分布变化；原位杂交技术用于检测Crfr1和Crf基因表达水平；放射自显影受体结合分析用于定量CRF受体结合位点；脑室内CRF给药结合行为学和电生理记录用于评估CRF功能反应性；全细胞膜片钳电生理记录用于检测GABA能突触传递和主神经元内在电生理特性的发育变化；早期生活逆境模型包括有限垫料筑巢范式（limited bedding and nesting, LBN）和母体分离范式，用于研究逆境对PV中间神经元和神经元周围网络（perineuronal nets, PNN）成熟轨迹的影响；酶消化PNN用于因果验证PNN对威胁反应的作用。

四、研究结果

1. 1.
   杏仁核GABA能神经元的发育轨迹

该部分介绍了SOM、NPY和PV三类GABA能群体的发育特征。SOM和NPY中间神经元是杏仁核中最早可识别的GABA能群体，胚胎期12.5天即出现。在基底外侧杏仁核中，SOM和NPY表达在胚胎期明显、出生前后达峰，至出生后第14天（P14）胞体标记减少而轴突免疫反应性增加，这一从胞体标记向纤维标记的转变与局部突起和突触靶向的成熟一致。中央杏仁核则呈现较晚且更具选择性的轨迹：SOM免疫反应性出生时弱或稀疏，P14增加，成年期更丰富，而NPY阳性细胞在各年龄段均稀疏或基本缺失。在功能上，基底外侧杏仁核的SOM神经元主要作为局部GABA能抑制性神经元，调节兴奋性输入的整合，参与恐惧学习和消退；中央杏仁核的SOM神经元则同时参与局部抑制和长程投射环路，通过促进僵直行为来门控恐惧/威胁的行为表达。

局部杏仁核GABA能传递在出生后第二和第三周出现平行功能成熟，表现为对主神经元活动更强、更快、时间上更精确的GABA能控制。这一功能成熟发生在GABA对锥体神经元从去极化向超极化效应转换（P8）之后。SOM中间神经元在成熟基底外侧杏仁核中优先靶向主神经元的远端树突，门控感觉输入和听觉恐惧学习中的整合与可塑性；NPY则通过抑制主神经元突触后I_h电流提供额外的调制作用，该电流在出生后第一个月内增加并促成输入电阻的下降。

1. 2.
   小清蛋白中间神经元

PV阳性中间神经元成熟较晚，为杏仁核环路增添了独特的时序控制层。成年期PV中间神经元在基底外侧杏仁核中突出，而中央杏仁核PV表达相对稀疏。出生后早期发育阶段PV阳性细胞和突起稀少，在第三周（P21）和第四周显著增加，P30开始PV免疫反应性扩展，围绕锥形细胞的“篮状”结构变得明显。与PV轨迹平行的是神经元周围网络的水平，PNN是已知能强化现有突触连接同时限制新突触形成的细胞外基质结构。杏仁核中PNN包绕的PV阳性细胞密度从P20开始经青春期增加，约P40后达到成年水平。成年快速放电PV中间神经元在皮层和杏仁核环路中发挥强大的胞体周围抑制控制，维持局部同步性和局部兴奋性的精细调节。PV中间神经元的延迟成熟预计将影响基底外侧杏仁核输出的时序、精确性和集群结构。

1. 3.
   抑制性环路成熟具有发育后果

早期生活逆境研究进一步支持抑制性细胞成熟时程是神经发育结局的关键决定因素。听觉相关威胁学习在断奶前后期（P17-P21）出现，与杏仁核PV表达和PNN形成的上升重叠。在PV表达和PNN形成发育上升之前或期间经历的逆境可改变该轨迹的成熟，但变化方向和时程因实验条件而异。LBN范式（P4-11）加速了雄性小鼠基底外侧杏仁核PV细胞密度的发育上升，在P21产生短暂增加，至P28对照组赶上后消退；LBN暴露（P1-10）的雄性大鼠也表现出更高比例的PNN包绕PV神经元，但总体PV密度不变。相反，P8-12的稀缺逆境模型未显著改变基底外侧杏仁核PV密度，但延迟了PNN上升。母体分离范式的结果同样因暴露窗口而异：P2-20每日分离增加青春期雄性大鼠P40基底外侧杏仁核PV密度，而P2-14每日分离在P18未改变PV或PNN密度。

PNN在PV神经元周围形成被认为标志着皮层可塑性关键期的关闭。LBN后观察到的结果可能指示PV环路的过早成熟和稳定化，限制了关键期关闭后进一步的经验依赖性重塑。因果证据表明，断奶前后PV介导抑制的发育状态影响威胁相关行为：LBN暴露小鼠中P21 PV细胞密度加速上升与24小时听觉恐惧记忆回忆受抑同时发生，但7天后记忆完整，而条件化期间抑制基底外侧杏仁核PV神经元可防止该行为表达减弱，表明记忆已形成但其早期表达被增强的PV募集所抑制。此外，P19-P20酶消化基底外侧杏仁核PNN足以重现稀缺逆境后对捕食者气味的增强威胁反应。恐惧记忆在断奶后从可擦除的幼年形式向更持久的成年形式转变，这一转变由基底外侧杏仁核PV中间神经元周围PNN成熟所门控。早期PV中间神经元的参与可能推进基底外侧杏仁核威胁表征的稳定化，并缩小恐惧记忆保持高度可修改性的窗口。早期逆境还可能通过加速基底外侧杏仁核至内侧前额叶皮层的投射成熟，以性别特异性方式影响涉及威胁评估、安全学习和行为调节的环路连接。

1. 4.
   杏仁核CRF信号通路的发育

CRF是一种参与多种生理过程和应激与威胁反应、学习记忆及唤醒的行为反应的神经肽。CRF相关信号失调与创伤后应激障碍、惊恐障碍、广泛性焦虑和抑郁症等精神疾病相关。成年杏仁核中，CRF表达神经元特别集中于中央杏仁核外侧部，基底外侧杏仁核中表达稀疏。这些主要为GABA能的神经元通过局部和长程投射释放GABA和CRF，使其快速抑制性传递和较慢的肽能信号在不同空间和时间尺度上影响靶标。CRF主要通过两种G蛋白偶联受体发挥作用：CRF受体1型（CRFR1）和CRF受体2型（CRFR2）。CRFR1对CRF亲和力高于CRFR2，是杏仁核大部分区域的主要受体，在基底外侧杏仁核和中央杏仁核均高表达。CRFR1的亚细胞分布使其能调节杏仁核传递的多个组分：中央杏仁核中CRFR1位于兴奋性突触的突触后位点（常在CRF阴性神经元上）以及谷氨酸能传入和含CRF的GABA能末端的突触前位点。基底外侧杏仁核中CRFR1免疫反应性在PV阳性中间神经元中的比例高于SOM阳性中间神经元；中央杏仁核中CRFR1表达神经元与SOM阳性神经元的重叠大于PKCδ神经元。

CRF受体在胚胎期17天即存在于全脑，出生后快速增加，P8左右达到成年水平的300%以上，P21前下降至成年水平。大鼠杏仁核中Crfr1表达在P2存在，P9-P12达到峰值（成年水平的两倍），P30至成年晚期保持稳定。Crf配体表达遵循较晚轨迹：大鼠杏仁核Crf在P6可检测，出生后早期逐渐增加，P18左右达到峰值，P30-90保持稳定，6-18个月龄在小鼠中稳步下降。CRF受体和配体表达的发育轨迹不同，受体表达的早期升高先于配体表达的后期上升。性别差异在配体表达中更为一致。

CRF功能反应性在生命早期出现并随受体和配体表达发育而变化。全脑制备中CRF刺激的腺苷酸环化酶活性在E17可检测，P2达到约成年水平，但每个可用CRF受体结合位点产生的cAMP量仅在P14左右接近成年值，表明早期发育中丰富的受体每个结合位点产生的下游信号较少。脑室内CRF给药显示杏仁核源性的行为和电graphic癫痫发作最早在P5-6出现，该兴奋性作用由CRFR1介导并在出生后第二周（P11-14）达峰，P16-22需要更大剂量。这一对外源性CRF的高敏感性时期发生在基底外侧杏仁核GABA能传递从去极化向超极化反应发育转换期间，提示早期CRF受体富集期可能标志着一个发育敏感窗口，在此期间CRF信号可强烈调节未成熟杏仁核兴奋性，而此时局部抑制网络尚未完全成熟。

五、讨论与结论

该综述指出，杏仁核内不同GABA能中间神经元群体的发育轨迹在时间上交错排列，形成了连续的敏感期窗口。早期出现的SOM和NPY中间神经元有助于在抑制控制变得日益专业化之前塑造主神经元整合；较晚成熟的PV中间神经元通过胞体周围抑制增加时序精确性和环路同步性，其周围PNN的形成标志着关键期关闭和恐惧记忆稳定化；CRF信号通路则通过早期受体富集和后期配体上升的独特轨迹，提供应激反应性神经调制，其敏感期与GABA能环路成熟窗口重叠。这些交错发育轨迹共同塑造了杏仁核输出从幼年可塑性向成年稳定性的转变，使环境输入在不同发育阶段对杏仁核依赖的情绪学习、威胁处理和社会行为产生差异性影响。早期生活逆境可通过加速或延迟PV环路和PNN的成熟，改变关键期关闭时程，从而重定向情绪发育轨迹并影响后续皮层-边缘环路连接。未来研究需进一步考察其他GABA能群体在早期逆境背景下的贡献，以及不同形式神经适应在整个杏仁核成熟轨迹中的出现方式。