《Trends Open》：Re-evaluation of the medial hypothalamic defence system through a cell-type lens
内侧下丘脑防御系统（medial hypothalamic defence system, MHDS）对于调节针对捕食者威胁的防御行为至关重要。该系统由前下丘脑核（anterior hypothalamic nucleus, AHN）、腹内侧下丘脑背内侧区（dorsomedial region of the ventromedial hypothalamus, VMHdm）和背侧乳头体前核（dorsal premammillary nucleus, PMd）组成，最初被定义为一个密集互联的网络，共同协调防御反应。后续研究进一步将不同的功能角色分配给该网络的各个下丘脑区域，形成了对该网络以核团为中心的理解。然而，近期研究结果表明，仅凭这一观点不足以解释先天防御行为复杂的 functional control。本综述讨论了新出现的、强调下丘脑内防御反应的细胞类型特异性控制的研究发现，并将GABA能（GABAergic）和谷氨酸能（glutamatergic）神经元分别归类为趋近（approach）和回避（avoidance）行为的驱动者。基于这些发现，研究人员提出以细胞类型特异性的视角来剖析下丘脑对防御行为的控制，并拓宽当前对MHDS的理解。
从核团到细胞类型：下丘脑防御机制的研究范式转变
动物依赖紧密协调的先天防御行为来对不断变化的环境作出适当反应。当面对捕食者威胁时，动物会评估环境变量，如捕食者距离、速度和庇护所可用性，以在多种防御反应中进行选择。捕食者迫近连续谱（predatory imminence continuum）描述了与捕食者的心理距离，反映了物理接近度和先前经验的综合评估。该连续谱从低迫近到高迫近，分为三个阶段：遭遇前（pre-encounter）、遭遇后（post-encounter）和濒临打击（circa-strike）。每个阶段分别对应焦虑（anxiety）、恐惧（fear）和惊恐（panic），驱动包括风险评估、僵立（freezing）和战斗或逃跑在内的行为反应。
内侧下丘脑防御系统由三个下丘脑区域组成，这些区域主要因其在介导针对捕食者威胁的防御策略中的作用而被研究：前下丘脑核、腹内侧下丘脑背内侧区和背侧乳头体前核。沿MHDS前后轴分布的其他下丘脑区域，包括外侧下丘脑（lateral hypothalamus, LH）、背内侧下丘脑（dorsomedial hypothalamus, DMH）和室旁核（paraventricular nucleus, PVH），也对防御行为有所贡献。本文通过细胞类型特异性的视角重新评估MHDS，提出下丘脑神经元的谷氨酸能或γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid, GABA）能身份，而非核团归属，决定了防御行为采取回避还是趋近的形式。
内侧下丘脑防御系统的解剖结构
对内侧下丘脑的电刺激可诱发与动物对自然威胁反应相似的防御行为，这一发现近一个世纪前首次得到证实，并在不同物种和刺激方法中得到重复。进一步研究防御行为背后的神经解剖通路发现，在暴露于活体捕食者的小鼠和大鼠中，即刻早期基因（immediate early gene）表达增加主要定位于AHN、VMHdm和PMd。损伤和化学抑制研究随后证明，这些下丘脑核团中的每一个都是对捕食者威胁产生防御反应所必需的。早期解剖示踪实验确定了AHN、VMHdm和PMd之间存在高度连接性，与周围内侧下丘脑区域不同。综上，这三个核团被确立为MHDS的核心组成部分。
前下丘脑核是前下丘脑内侧区中一个边界松散的细胞群，位于内侧前脑室周核和外侧下丘脑之间，沿前后轴从内侧视前区延伸至腹内侧下丘脑的包膜区。捕食者暴露在多种物种和威胁范式中均能强烈增加AHN中的Fos表达。通过muscimol输注对AHN进行临时抑制，虽然在高架十字迷宫（elevated plus maze）中焦虑相关反应未受影响，但在电击探针埋藏任务中防御性埋藏行为受到抑制，提示AHN在介导对离散威胁的防御反应中发挥作用。在功能上，AHN已被确定为诱发逃跑的结构，对该区域进行全神经元光遗传学激活会导致奔跑和跳跃行为增加。总之，现有文献强调AHN是对捕食者威胁产生主动防御反应的关键脑区。
腹内侧下丘脑是下丘脑内侧结节区的一个椭圆形结构，由一个细胞稀疏的包膜区和紧密排列的纤维围绕的致密核心组成。VMH核心进一步细分为解剖学和分子学上定义的簇，服务于不同的功能角色。在猫中电刺激腹内侧下丘脑区域诱发了以瞳孔扩张、嘶嘶声、咆哮和攻击为特征的防御状态。跨多种哺乳动物物种，捕食者暴露均能强烈增加VMHdm中的即刻早期基因表达。类固醇生成因子1（Steroidogenic factor 1, SF1）阳性神经元仅存在于VMH的背内侧和中央区域（VMHdm/c），该结构中60%的神经元为SF1阳性。
背侧乳头体前核是后内侧下丘脑中的一个较小结构，位于腹侧乳头体前核背侧、乳头体前侧。PMd在捕食者遭遇期间表现出任何内侧下丘脑核团中最强的Fos激活。虽然整个结构对捕食者和同种个体诱发的恐惧相关行为均有反应，但捕食者暴露诱发的Fos表达增加特异性地集中在PMd的腹外侧区域。PMd的化学和电解损伤显著减少了面对活体捕食者时的回避和僵立行为，同时增加了探索行为。相反，这些损伤不影响对新颖环境、足部电击应激源或同种信息素气味的行为反应。
内侧下丘脑防御系统内的神经环路
AHN、VMHdm和PMd高度互联，形成一个区别于其他内侧下丘脑环路（如内侧下丘脑生殖系统）的独特网络。AHN是MHDS内连接最密集的节点，与VMHdm和PMd均有相互投射。AHN向VMHdm/c核心和周围包膜区以及PMd发送密集投射。类似地，VMHdm沿整个头尾轴向AHN发送密集投射。PMd也向AHN发送极为密集的投射，使其成为PMd最显著的轴突终末场。尽管非相互性，VMH也以低于AHN的密度向PMd发送中等投射。
导水管周围灰质作为下游效应器
导水管周围灰质（periaqueductal grey, PAG）是执行防御行为至关重要的中脑结构。电刺激和光遗传学刺激研究显示，激活该结构可在自由活动动物中诱发防御反应，包括僵立、逃跑和风险评估。PAG沿纵轴分为背内侧、背外侧、外侧和腹外侧柱。传统上，PAG各拓扑区域被赋予不同的功能角色，但仅凭拓扑区分并不能完全解释该区域的功能组织。例如，一项研究表明，背侧PAG（dPAG）内不同的神经元群体即可介导防御反应，包括风险评估和逃跑。PAG的功能输出取决于拓扑位置、细胞类型身份和环路特异性输入的相互作用。在人类中，清醒患者PAG的电刺激会诱发强烈的恐惧和自主神经唤醒，包括过度通气和立毛，这与PAG产生防御状态而非仅作为运动输出结构的观点一致。
PAG是MHDS的主要下游靶标，三个下丘脑核团各自投射到不同的拓扑分区。PMd提供对PAG最密集的输入，使其成为从MHDS到中脑的主要中继站。相比之下，AHN对PAG的输入相对较弱。每个MHDS投射分布在该中脑结构头尾轴的不同拓扑区域。越来越多的研究考察这些投射的功能角色，以剖析MHDS投射到PAG促进广泛防御策略的复杂机制。这些投射中的每一个通常被进一步分类为细胞类型特异性环路，突显了理解该网络中神经元亚型组成的重要性。
内侧下丘脑防御系统作为整合环路
上述解剖和连接框架将MHDS确立为针对捕食者威胁的防御行为的连贯环路。在一系列有影响力的综述中，AHN、VMHdm/c和PMd被描述为一个密集互联的网络，共同处理捕食者相关的感官信息，并通过导水管周围灰质驱动防御输出。这一观点被正式化，提出MHDS构成先天恐惧环路的"整合单元"，位于上游感觉检测结构（包括内侧杏仁核和嗅觉系统）和下游输出单元（PAG）之间。近期研究进一步表明，捕食者暴露诱导情境恐惧条件化，并诱发非联想性和联想性防御反应，支持了新出现的、强调MHDS在介导条件化防御反应中作用的证据。在此框架下，MHDS的三个核团未被赋予离散的、可分离的功能。相反，它们被视为一个环路，其集体激活对于捕食者诱发的防御反应的完整表达是必要的。
解剖学上不同防御功能的主导假说
传统的"一核团一功能"模型基于解剖示踪和Fos图谱研究，将AHN、VMHdm和PMd确立为一个连贯的、密集互联的、在捕食者遭遇期间选择性共激活的环路。这些研究强调该系统的集体激活和共享的PAG输出，而非任何单一节点的独特贡献。然而，该传统中的个别研究突出了每个核团的特定属性，随着时间推移，这些观察产生了日益以核团为中心的解释。这一转变因光遗传学和化学遗传学工具的引入而加速，这些工具能够选择性操纵单个核团内遗传学定义的群体。
在MHDS的三个核团中，VMHdm是第一个在捕食者防御中被功能表征的。SF1阳性VMHdm神经元的化学遗传学抑制减少了面对活体捕食者时的防御反应，包括僵立、逃跑和风险评估行为，而不影响由攻击性同种个体或足部电击引发的防御行为。这种双重分离支持了VMHdm作为专门的捕食者特异性防御模块的观点。SF1阳性神经元的光刺激表明，VMHdm驱动从低刺激强度下的不动到高刺激强度下的奔跑和逃跑跳跃的分级防御行为范围。同一群体的遗传消融广泛损害了反捕食者防御行为，确立了VMHdm对捕食者诱发的防御的必要性。微型显微镜钙成像后来揭示，这种持续性活动是刺激特异性的，不同的但重叠的亚群编码不同的威胁模式。
PMd是与反捕食者防御关系最密切的下丘脑节点。大鼠PMd的兴奋性毒素损伤严重减少了猫暴露期间的防御性僵立和回避，后续研究证实PMd损伤损害了对捕食者线索的非条件性和情境条件性反应。PMd在捕食者遭遇期间也表现出任何内侧下丘脑位点中最强的Fos激活。解剖分析进一步区分了两个功能分区，PMdvl被捕食者线索激活并密集投射到背外侧和背内侧PAG，而PMddm对优势同种个体作出反应并投射到外侧PAG。近期使用细胞类型特异性工具的工作已开始剖析单个PMd细胞类型的贡献。胆囊收缩素（cholecystokinin, CCK）阳性PMd神经元的化学遗传学抑制选择性降低了来自先天和条件化捕食者威胁的逃跑速度，而不影响僵立或风险评估，PMd-CCK神经元的群体活动预测了未来的逃跑事件。PMd→背外侧PAG（dlPAG）投射的光遗传学抑制特异性损害了逃跑力度。总之，这些发现产生了PMd作为防御系统逃跑介导节点的观点，PAG投射的谷氨酸能神经元作为主要输出通路。
在此以核团为中心的框架内，AHN被视为调节性节点而非防御输出的直接驱动者。早期猫的电刺激和损伤研究表明，双侧AHN损伤显著提高了从VMH诱发的情绪防御的阈值，亚阈值AHN刺激促进了VMH诱发的防御，表明AHN活动门控由VMH驱动的防御输出。更近期的研究聚焦于海马对AHN活动的控制。AHN被确定为MHDS中海马（hippocampus, HPC）的专属靶标，其中HPC→AHN通路介导防御行为的情境依赖性控制。后续研究进一步确定了从腹侧下托到GABA能AHN神经元的环路对焦虑样行为回避至关重要。除捕食者防御外，AHN GABA能神经元还编码非捕食性应激源的效价，并且是应激诱导的防御行为敏化所必需的。总之，这些发现确立了AHN作为海马情境和记忆信号汇聚到先天防御环路的节点，但留下了AHN神经元本身在被直接参与时贡献什么的问题。
以核团为中心观点的局限性
核团特异性假说确立了MHDS作为先天防御行为核心环路的地位。然而，该框架假设每个节点可以独立研究，而环路的往复连接削弱了这一假设。三个MHDS核团密集且相互连接，对任何单一节点的操纵都可能通过网络传播，使得难以将观察到的行为归因于单个核团。VMHdm/c和AHN共享双向投射，两者均投射到PMd，三者汇聚于dlPAG。超过一半投射到PAG或AHN的VMHdm/c神经元向两个靶标发送侧支投射，因此光遗传学激活VMHdm胞体同时驱动AHN和PAG的活动。
近期细胞类型特异性工具揭示，单个核团包含功能不同的神经元群体，对行为产生发散甚至相反的影响。AHN最清晰地说明了这一点。一项近期研究报道，囊泡GABA转运体（vesicular GABA transporter, vGAT）阳性AHN神经元的光遗传学激活诱发对机械威胁刺激的咬击攻击，同时抑制僵立和逃跑，而另一项研究发现GABA能AHN神经元对焦虑原刺激的焦虑样回避至关重要。后续研究表明，GABA能AHN神经元的光刺激促进趋触性并增加探索期间的嗅探，这一模式更符合风险评估而非攻击或逃跑反应。相比之下，谷氨酸能AHN神经元的光遗传学激活诱发逃跑反应，包括跳跃和僵立，无论靶向更广泛的囊泡谷氨酸转运体2（vesicular glutamate transporter 2, vGLUT2）阳性群体还是小白蛋白（parvalbumin, PV）阳性谷氨酸能亚群。使用突触素启动子的全神经元光遗传学刺激诱发奔跑和跳跃，这一结果可能反映了谷氨酸能逃跑表型对GABA能群体的优势。这些发现与将AHN视为功能同质单元不相容。
与AHN不同，对VMHdm的操纵一致产生回避行为，但该核团的细胞异质性值得更仔细的检查。VMHdm核心主要呈谷氨酸能（vGLUT2:vGAT比例约为23:1），但周围壳层区域包含大量GABA能群体，其vGAT阳性神经元浓度比核心区域高五倍。这些壳层GABA能神经元直接抑制核心投射神经元，形成门控谷氨酸能输出的局部抑制环路。然而，尚无研究测试这些壳层神经元是否对防御行为有贡献。防御文献中对VMHdm的操纵几乎专门靶向谷氨酸能核心群体，无论是通过SF1-Cre依赖性方法还是VMHdm到dlPAG和AHN投射的通路特异性光遗传学激活。壳层抑制群体是否调节防御输出的幅度、效价或行为模式尚未确定。
PMd几乎完全由谷氨酸能神经元组成，对PMd CCK阳性谷氨酸能神经元的光遗传学操纵一致地将该群体与逃跑尝试和力度联系起来。然而，PMd表现出以核团为中心框架无法解释的通路水平功能差异。投射到dlPAG的CCK阳性神经元控制逃跑力度，而投射到前内侧腹侧丘脑的独立群体支持需要空间规划的特定情境逃跑。尽管存在这种通路水平多样性，所有这些反应均指向远离威胁的方向。PMd中缺乏已表征的抑制群体可能解释了为什么该核团在以核团为中心的框架下产生的矛盾少于AHN。
下丘脑防御环路的细胞类型假说
研究人员提出，下丘脑神经元的谷氨酸能或GABA能身份决定了防御行为采取回避还是趋近的形式，无论这些神经元位于哪个核团。在该模型下，内侧下丘脑的谷氨酸能神经元通过汇聚到导水管周围灰质的投射介导回避行为，包括逃跑、飞行和僵立。GABA能神经元通过下丘脑内调节和直接投射到PAG介导趋近行为，包括探究、风险评估和防御性攻击。每个类别内表达的具体行为反映了群体所在的核团、其下游连接性和输入结构。然而，回避与趋近的广泛功能类别由细胞类型决定。
该框架不排除核团水平的特化。PMd与逃跑力度的关联、VMHdm/c对持续防御情绪状态的贡献以及AHN对情境记忆的整合仍然是核团特异性属性。然而，这些特化在细胞类型身份的更广泛逻辑内运作，后者决定了给定群体是否驱动回避或趋近，无论其所在核团如何。
内侧下丘脑兴奋性和抑制性神经元的分布
MHDS的三个核心核团在神经递质组成上有所不同。AHN是主要呈GABA能的结构，约90%的神经元表达抑制性身份标记物（vGAT或GAD2），约8%表达谷氨酸能标记物vGLUT2。AHN神经元的一个亚群表达钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶IIα（calcium/calmodulin-dependent protein kinase II alpha, CaMKIIα），该标记物在皮层区域被广泛视为谷氨酸能。然而，在AHN中该群体部分与GABA能标记物共定位，不能可靠地标记谷氨酸能身份。AHN谷氨酸能少数群体包括PV阳性神经元，与皮层对应物不同，这些神经元是谷氨酸能且快速放电的。这些特征将AHN与皮层细胞类型分类区分开来，突显了下丘脑特异性标记物验证的必要性。
相比之下，VMHdm/c和PMd均主要呈谷氨酸能。VMHdm/c核心内几乎所有神经元都表达SF1和vGLUT2，转录组分析进一步 delineated 了由Lepr和Nfib表达定义的谷氨酸能亚型。GABA能神经元在VMHdm/c核心中基本缺失，但存在于周围壳层区域，部分来源于邻近发育域的切向迁移，包括上覆的翼板。PMd也主要呈谷氨酸能，绝大多数PMd细胞表达CCK。腹侧后下丘脑的单细胞转录组分析进一步将PMd鉴定为转录上独特的谷氨酸能群体，由包括Synpr、Dlk1和Stxbp6在内的标记物定义，且没有相应的GABA能簇归属于该核团。尽管神经递质组成存在这种不对称性，所有三个核团在捕食者遭遇期间均被共激活，如汇聚的Fos表达模式所示。
兴奋性神经元驱动回避
VMHdm/c SF1阳性神经元的光遗传学和化学遗传学激活通过直接PAG投射和间接参与AHN，诱发从不动到逃跑跳跃的分级回避行为范围。这些投射在功能上并不等同。对相同VMHdm SF1阳性轴突的光遗传学刺激，在PAG末端激活时产生不动，在AHN末端激活时产生跳跃和回避，表明单个谷氨酸能群体根据参与的终末场驱动不同的回避行为。在自然捕食者遭遇期间的记录表明，这些神经元编码驱动威胁退缩动机的内部状态。VMHdm/c SF1阳性神经元表现出持续性活动，超出威胁刺激数十秒，与维持持续防御状态而非产生离散运动命令一致。微型显微镜成像证实，VMHdm/c SF1阳性神经元表征威胁诱发内部状态，包括恐惧、捕食者迫近和安全——这些变量决定动物是否启动或维持退缩。VMHdm/c SF1阳性细胞活动也预测即将到来的逃跑而非僵立，将这些神经元与主动回避特别联系起来。
VMHdm/c SF1阳性神经元的回避促进功能对先天捕食者威胁具有特异性。这些神经元编码对活体大鼠捕食者的接近度，但不编码对恐惧条件化电击网格的接近度，化学遗传学激活增加对捕食者的回避而不改变对条件化刺激的防御反应。单单元记录进一步表明，VMHdm/c神经元以持续动态编码威胁强度，而dPAG神经元以更快动力学编码运动反应，与VMHdm/c SF1阳性神经元产生偏向退缩的持续状态、dPAG将其转化为特定运动输出的层级组织一致。
功能丧失实验证实VMHdm/c SF1阳性神经元对捕食者威胁的回避是必要的。SF1阳性神经元的遗传消融损害了反捕食者防御行为，包括不动和逃跑。化学遗传学抑制减少了捕食者暴露期间的防御反应而不影响对同种个体的反应，并破坏了捕食者恐惧记忆的获得和回忆。
PMd-CCK神经元编码逃跑本身的启动。捕食者遭遇期间的纤维光度测定和微型显微镜成像显示，PMd-CCK神经元在逃跑期间被激活，但在僵立或伸展-注视姿势期间不被激活，群体活动逐次试验预测未来逃跑事件。PMd-CCK神经元对情境特异性逃跑既是充分的也是必要的，该逃跑适应每个环境的空间布局，参与丘脑空间导航环路以进行灵活路线规划，同时招募dlPAG进行飞行执行。PMd-CCK神经元的化学遗传学抑制降低了来自先天和条件化威胁的逃跑速度而不影响僵立或风险评估，PMd-CCK→dlPAG投射的抑制损害了逃跑力度。PMd-CCK神经元还在模拟追逐威胁的接近刺激的学习性飞行范式中编码逃跑速度和威胁接近度，其获得期间的化学遗传学抑制损害了学习性逃跑而不影响情境或听觉条件化僵立。
PMd-CCK神经元也被涉及平衡风险相关和奖赏相关行为，通过驱动回避和抑制趋近反应。纤维光度测定研究表明，虽然这些神经元在捕食者暴露时活动增加，但其活动在食物消耗期间动态减少。光遗传学操纵研究表明，这些神经元对驱动捕食者诱发的逃跑反应既是充分的也是必要的，同时通过刺鼠相关肽（agouti-related peptide, AgRP）抑制门控奖赏相关趋近行为以抑制食物寻求，进一步证实PMd-CCK阳性神经元专门控制飞行而非驱动趋近反应。
AHN是MHDS中异质性最高的核团，包含主要GABA能群体（约90%）和较小谷氨酸能群体（约8%），使其成为细胞类型身份是否预测行为输出的关键检验。捕食者遭遇期间的纤维光度测定记录显示，AHN谷氨酸能神经元活动在逃跑开始前立即增加，并在逃跑执行期间达到峰值，这一时间特征不同于GABA能神经元，后者显示跨越趋近和风险评估阶段的更广泛激活。PV阳性AHN神经元（谷氨酸能快速放电亚群）在捕食者暴露期间也显示活动增加。
PV阳性AHN神经元（直接投射到PMd）的光刺激在迫近刺激测定中触发逃跑，而消融损害逃跑而不影响焦虑样行为。更广泛vGLUT2阳性AHN群体的光遗传学激活诱发奔跑、跳跃和僵立，同时抑制探索行为，并在实时位置回避测定中产生即时逃跑。即使使用突触素启动子的全神经元光遗传学AHN刺激也诱发逃跑而非与GABA能激活相关的探究行为，表明AHN谷氨酸能神经元可以覆盖主要GABA能群体以驱动逃跑。
抑制性神经元驱动趋近
捕食者遭遇期间的纤维光度测定记录显示，AHN GABA能神经元活动在防御序列的趋近和风险评估阶段出现，持续升高跨越嗅探和伸展-注视姿势。AHN谷氨酸能神经元则优先在逃跑执行期间被激活，峰值荧光出现在最大奔跑速度时。在没有活体捕食者的焦虑原情境中，GABA能活动追踪朝向潜在威胁刺激的趋近-退缩回合，在动物接近新物体时增加，并在退缩启动点附近达到峰值；catFISH分析证实，由新物体激活的AHN GABA能群体与由捕食者线索激活的群体重叠。
AHN GABA能神经元的光抑制减少了物体回避和高架十字迷宫中的焦虑样行为，而不影响运动或逃跑相关行为。这一模式类似于抗焦虑化合物的效应，后者同时减少风险评估行为（如伸展-注视姿势和探头探究）和回避指数，而非仅作用于回避。由于AHN GABA能神经元驱动动物通过其评估模糊或新奇威胁的探究性参与，其抑制可能破坏这一评估过程而非减少恐惧本身。腹侧海马或外侧隔核（两者均密集投射到AHN）的药理学失活同样同时减少风险评估行为和回避，腹侧海马CA3（vCA3）到外侧隔核通路的化学遗传学抑制减少退缩频率和对冲突相关刺激的回避，与模糊威胁的回避取决于先前探究性评估而非独立产生一致。总之，这些发现表明vHPC-LS-AHN环路支持威胁评估状态，其中探究性趋近对于产生回避是必要的，破坏该环路的任何节点都会产生对威胁评估的脱离而非恐惧的选择性减少。
AHN GABA能神经元的光遗传学激活增加嗅探时间并促进走动性嗅探，而不触发奔跑、跳跃或僵立，这一行为特征符合探究而非逃跑启动。在针对高迫近威胁的单独范式中，vGAT阳性AHN神经元对机械诱发的防御性攻击既是充分的也是必要的，这是一种趋近导向行为，被逼入绝境的小鼠表现出针对威胁刺激的咬击样攻击。vGAT阳性AHN神经元的光抑制消除了防御性咬击而不影响伤害性阈值或食物相关行为，这些神经元编码威胁施加的机械力强度，表明对威胁相关趋近的选择性而非泛化运动或唤醒反应。同一研究中的解剖示踪揭示，vGAT阳性AHN神经元投射到导水管周围灰质，提示从AHN到中脑的直接GABA能通路可能独立于下丘脑内抑制促进趋近导向的防御性攻击。AHN GABA能神经元因此促进一系列趋近导向行为，从低迫近条件下的探究和风险评估到高迫近物理接触下的防御性攻击。这些行为跨越广泛的威胁迫近范围。嗅探和伸展-注视姿势发生在距模糊威胁一定距离处，而防御性咬击需要直接物理接触。它们被归为一组并非因为共享运动模式，而是因为每种行为都将动物导向威胁而非远离威胁。然而，尚不清楚是单个GABA能群体支持这一完整范围，还是功能不同的亚群随着迫近增加而被招募，类似于AHN谷氨酸能神经元分为PV阳性和更广泛vGLUT2阳性亚群。
尽管GABA能控制趋近的直接证据来自AHN（MHDS中唯一具有大量局部抑制群体的核团），但防御环路的抑制性调节延伸至其他节点。VMHdm/c壳层包含发育上不同的GABA能神经元，来源于邻近下丘脑域而非VMHdm/c核心本身，这些壳层神经元接受前床核的投射并对谷氨酸能核心提供局部抑制。VMH壳层GABA能神经元是否调节捕食者防御输出尚未用细胞类型特异性工具测试，但其解剖位置表明它们门控VMHdm/c谷氨酸能逃跑信号，类似于AHN的内在GABA能群体。在MHDS之外，外在GABA能传入也调节逃跑输出。Gudden腹侧被盖核（ventral tegmental nucleus of Gudden, VTg）中表达PV的GABA能神经元向PMd CCK阳性神经元发送密集投射并紧张性抑制其活动。VTg到PMd通路的化学遗传学激活减少逃跑速度和飞行尝试，而化学遗传学抑制增强这些行为。反复威胁暴露后，前额叶投射刺激VTg末梢的内源性大麻素释放，削弱这种紧张性抑制，实现经验依赖性逃跑增强。
超越内侧下丘脑防御系统
细胞类型原则预测，同时包含谷氨酸能和GABA能神经元的下丘脑区域应沿趋近-回避轴表现出相反的行为输出。在MHDS之外，LH包含两种神经递质类型的大量群体，DMH也是如此。相比之下，PVH主要呈谷氨酸能，内在GABA能神经元很少，与VMHdm/c和PMd的组成相似。
外侧下丘脑提供了细胞类型原则延伸至MHDS之外的直接证据。靶向PAG的LH神经元投射特异性光遗传学操纵表明，GABA能神经元驱动捕食性攻击，而谷氨酸能神经元驱动逃避，确立了LH作为细胞类型身份在单一投射通路内决定相反行为输出的位点。LH谷氨酸能神经元向腹侧被盖区（ventral tegmental area, VTA）谷氨酸能神经元发送单突触投射，LH-vGLUT2纤维在VTA中的光抑制阻断迫近诱发的逃跑奔跑。同一环路传递捕食者存在信号并优先考虑逃跑而非持续进食；LH谷氨酸能输入到VTA的光抑制在捕食者存在时恢复进食，这种恐惧诱导的进食抑制依赖于VTA谷氨酸能神经元而非多巴胺或GABA神经元。LH谷氨酸能神经元也投射到外侧缰核，其光遗传学激活产生厌恶并抑制奖赏消耗。相反，LH中表达Gad2的GABA能神经元在捕食性狩猎期间被招募，其激活对促进猎物追击和攻击既是充分的也是必要的，而不引发进食。LH Gad2阳性投射到PAG的光刺激减少对猎物的防御反应，包括逼角和逃跑，表明这些神经元通过抑制竞争性防御行为促进捕食性趋近。LH GABA能神经元也通过投射到PVH驱动进食，其中GABA释放促进食物消耗并产生正效价，并通过投射到背侧脑桥驱动进食。在防御和进食情境中，LH均重现MHDS模式：谷氨酸能神经元驱动回避和厌恶，而GABA能神经元促进趋近和消耗行为。
背内侧下丘脑位于AHN和VMH之间，被近端和远端应激源激活，并向PAG发送细胞类型特异性投射。DMH谷氨酸能神经元对当应激源在动物安全区内时逃跑跳跃既是充分的也是必要的。DMH vGLUT2阳性神经元的光刺激产生朝向逃跑路线的目标导向跳跃、瞳孔扩张和实时位置回避，光抑制抑制逃跑跳跃而不影响其他防御行为。GABA能速激肽1阳性（tachykinin 1-expressing, Tac1阳性）DMH神经元在应激源位于安全区外时介导不同反应。动物不逃跑，而是进行垫料推挤（bedding-pushing），这是一种主动应对行为，动物移动垫料材料。该行为朝向应激源，GABA能DMH到PAG投射的光抑制可消除该行为而不影响逃跑跳跃。DMH因此遵循MHDS中观察到的细胞类型原则，谷氨酸能神经元驱动逃跑，GABA能神经元支持威胁导向的趋近策略。
室旁核包含分子上不同的神经元群体，其组合活动编码多种行为状态，包括进食和应激反应。虽然谷氨酸能和GABA能PVH群体尚未在捕食者防御范式中直接比较，但现有证据支持谷氨酸能逃跑功能。PVH神经元或其到腹侧中脑投射的光刺激产生逃跑跳跃、躲藏、过度运动和行为条件位置回避，PVH神经元中vGLUT2的遗传删除消除逃跑跳跃和位置回避，同时保留应激相关梳理。PVH vGLUT2阳性神经元的光刺激足以驱动逃回巢穴行为，PVH内谷氨酸受体阻断阻止臂旁核CCK阳性传入诱发的防御反应，而CCK受体拮抗则不然。PVH中的CRH神经元（即谷氨酸能亚群）在迫近阴影范式中逃跑启动前显示预期性钙活动增加，CRH神经元的光抑制将防御策略从主动逃跑转变为被动僵立。可控应激训练增强这种预期性活动并在后续威胁遭遇中促进逃跑，而不可控应激消除预期性信号并使行为偏向僵立。然而，CRH神经元单独的光遗传学激活不足以驱动飞行，表明更广泛的vGLUT2阳性群体是逃跑反应完全表达所必需的。PVH对防御的GABA能贡献仍未测试，与该核团相对于AHN含有很少内在GABA能神经元的观察一致。
总之，来自LH、DMH和PVH的证据重现了MHDS内观察到的细胞类型原则。在每个区域，谷氨酸能神经元驱动逃跑或厌恶，而GABA能神经元促进趋近导向行为，如捕食性追击和威胁导向的主动应对。这种组织在传统防御环路之外的下丘脑区域的一致性表明，神经递质身份而非核团归属是沿趋近-回避轴对齐防御输出的普遍组织原则。
细胞类型原则的范围和局限性
本文提出的细胞类型框架适用于MHDS及其在捕食者防御中的作用。谷氨酸能-回避和GABA能-趋近组织是否延伸至其他下丘脑功能域仍是一个开放问题。腹外侧VMH（ventrolateral VMH, VMHvl）主要呈谷氨酸能，但VMHvl神经元的光遗传学激活驱动攻击而非回避，表达雌激素受体α（estrogen receptor alpha, ESR1）的VMHvl神经元介导攻击的可扩展控制。然而，VMHvl在解剖和功能上均不同于VMHdm/c。VMHdm/c的光遗传学刺激诱发僵立和飞行，而VMHvl刺激诱发攻击，药理学遗传学沉默表明这两个亚区对捕食者防御和领土攻击有不同需求。VMHvl属于社会攻击和生殖环路而非MHDS。
VMHvl本身在功能上并不均匀。该核团分为支持相反社会行为的前部和后部亚区。后部ESR1阳性神经元驱动攻击，反复获胜增加其内在兴奋性以产生获胜者效应。前部催产素受体（oxytocin receptor, OXTR）阳性神经元产生相反输出。这些神经元在未失败动物中的光遗传学激活诱发对同种个体的回避、僵立和飞行，并产生位置厌恶。沉默相同神经元消除社会失败后通常出现的回避。因此，前部VMHvl遵循谷氨酸能-回避原则而非违反它，例外仅限于驱动攻击的后部ESR1阳性群体。总之，谷氨酸能-回避原则在捕食者防御环路内成立，并延伸至前部VMHvl。
未来方向
细胞类型框架预测GABA能和谷氨酸能群体在防御序列的不同阶段被激活，GABA能神经元在趋近和风险评估期间参与，谷氨酸能神经元在逃跑执行期间被招募。AHN的纤维光度测定记录在群体水平支持这种时间分离，但两种细胞类型尚未在行为转换期间同时记录。双色纤维光度测定或多位点电生理记录靶向同一动物内遗传学定义群体，将检验从趋近到回避的转换是反映二元开关（GABA能活动下降而谷氨酸能活动上升）还是分级过程（两种群体共激活，平衡随威胁接近度增加而转移）。此外，单个节点中的神经元活动是否通过整个MHDS网络传播仍不清楚。跨AHN、VMHdm/c和PMd的此类记录将进一步检验细胞类型之间的时间关系在MHDS核团间是否保守，还是每个节点表现出不同的转换特征。
细胞类型原则是否反映在突触连接性中仍未测试。如果谷氨酸能MHDS神经元汇聚到PAG以驱动回避，它们可能优先靶向介导飞行的PAG谷氨酸能输出神经元，如表达CCK的外侧和腹外侧PAG（l/vlPAG）群体。GABA能MHDS神经元（特别是投射在下丘脑网络内的AHN GABA能神经元）是否在其靶标区域突触到特定细胞类型，尚未用单突触示踪或电子显微镜测试。在MHDS内部，VMHdm/c SF1阳性神经元是否差异性地支配AHN谷氨酸能而非GABA能神经元仍未知，这种连接模式将决定VMHdm/c输出是放大逃跑信号还是参与两种细胞类型。从定义的PAG细胞类型进行逆行示踪，结合组合病毒策略，将确立神经递质身份的功能分离是否延伸至突触布线水平。
MHDS内谷氨酸能和GABA能神经元的胚胎起源 largely unknown。AHN约90%呈GABA能，但指定该比例并产生集中在AHN腹侧的谷氨酸能群体的转录程序尚未确定。跨下丘脑发育全过程的单细胞转录组分析 delineated 了所有主要细胞类型的轨迹，并确定了区分前下丘脑与基底内侧和乳头体域的脑区特异性转录因子组合。这些数据揭示谷氨酸能和GABA能神经元采用不同发育程序；谷氨酸能神经元从放射状胶质祖细胞快速分化，而GABA能神经元首先通过未成熟、分子上未解析的神经母细胞阶段，然后获得终末亚型身份。然而，决定单个MHDS核团内细胞类型组成的分子逻辑尚未解决，AHN、VMHdm/c和PMd的谷氨酸能和GABA能神经元是否来源于共同或不同的祖细胞池仍是一个开放问题。解决这一问题将澄清这些细胞类型的相反功能角色是早期发育中通过祖细胞域身份建立，还是通过局部信号梯度塑造的细胞分裂后特化产生。
虽然该框架预测了内侧下丘脑内谷氨酸能和GABA能神经元的功能角色，但重要的是要注意每个群体由众多分子和形态上不同的神经元亚型组成。新出现的证据进一步支持不同分子身份通常与投射差异相关的观点，提高了这些亚群服务于更特化功能角色的可能性。未来研究解析谷氨酸能和GABA能群体内分子定义亚型的贡献，可能为支撑不同趋近和回避行为的下丘脑环路提供关键见解。
本文回顾的证据几乎完全来自小鼠。MHDS在哺乳动物中的解剖保守性已确立，跨物种转录组分析已鉴定小鼠和猕猴之间保守的VMH神经元类别，但细胞类型原则是否适用于其他物种的防御行为仍未测试。大鼠在早期工作中一直是捕食者防御研究的核心，但尚未在MHDS中用细胞类型特异性工具检查。在灵长类中，功能成像测量显示下丘脑在威胁处理期间被招募，但当前人类神经影像方法无法在细胞水平区分谷氨酸能和GABA能贡献。非人灵长类中的细胞类型特异性操纵，结合跨物种AHN和PMd的比较转录组分析，将确定谷氨酸能-回避和GABA能-趋近组织是哺乳动物防御系统的保守特征还是小鼠下丘脑特有的环路基序。人类深部脑刺激手术期间VMH附近的电刺激诱发符合DSM-IV标准的惊恐发作，以急性焦虑、过度通气和心血管唤醒为特征，为内侧下丘脑在人类防御反应中的贡献提供了直接证据。
结论
神经递质身份而非核团归属，是决定下丘脑神经元在威胁情境中驱动回避还是趋近的主要
