在變化莫測的自然的環境中動物需要不斷評估自己的安全狀態，當遇到威脅時，能夠快速選擇適當的行為反應。前額葉皮層參與風險決策、恐懼記憶等多個高級認知功能。

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2023年8月30日，南方醫科大學梁妃學研究團隊在Neuron雜志上發表文章揭示了前額葉皮層亞區前扣帶皮層參與安全評估，進行靈活防御性行為。

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1.安全狀態決定小鼠恐懼反應

?研究人員將小鼠放置在連通的兩個箱子中，在自由探索一段時間后它們開始在角落或沿著箱壁建造巢穴，隨后的監測期內小鼠更多時間停留在巢穴內。與未經歷聲音刺激的小鼠相比，經歷過聲音刺激小鼠建造巢穴的時間更短。與無停留巢穴小鼠相比，待在巢穴中的小鼠在經歷聲音刺激后的焦慮樣水平更低一些。?研究人員發現在小鼠停留在巢穴外期間接受聲音刺激后迅速逃跑，而停留在巢穴內小鼠在聽到聲音刺激后幾乎不會向外逃跑。在小鼠呆在假巢穴中聽到聲音刺激后會迅速逃跑，上述結果表明動物根據對環境安全性評估，靈活地表現出恐懼反應。

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圖1：安全狀態決定小鼠恐懼反應

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2.ACC響應安全和危險狀態的神經環路

免疫熒光實驗發現在安全環境下引起的逃跑行為過程中前扣帶皮層（ACC）神經元激活較為顯著。隨后通過微型鏡頭記錄在不同場景下ACC神經元活性變化，根據其變化可分為響應危險的神經元群（在巢穴內對聲音刺激不響應，但在巢穴外聽到聲音刺激后迅速逃跑過程中響應）和響應安全環境的神經元群（在巢穴內對聲音刺激響應以及在返回巢穴期間響應的神經元群）。

為進一步找到調控ACC腦區響應危險和安全環境的神經元群，通過病毒示蹤實驗發現ACC神經元投射到基底外側杏仁核（BLA）、背內側紋狀核（DMS）、未定帶區（ZI）、上丘（SC）和背側導水管周圍灰質（dPAG)等腦區。光纖鈣成像記錄到ACC→DMS在不同環境下響應聲音信號刺激是固定的，ACC→BLA環路不響應聲音刺激，在巢穴內聽到聲音刺激或返回巢穴時ACC→ZI環路激活，編碼安全環境信息，在巢穴外聽到聲音刺激后ACC→SC環路激活，編碼危險信息。

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圖2：ACC響應安全和危險狀態的神經環路

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3.ACC不同投射調控逃跑行為

SC在聽覺和視覺引起的防御性行為中發揮關鍵作用。病毒示蹤實驗和電生理實驗發現SC接受來自ACC腦區的興奮性輸入和ZI腦區的抑制性輸入，投射到SC腦區的ZI神經元接受來自于ACC腦區的興奮性輸入，表明ACC通過直接環路ACC-SC和間接環路ZI-SC調控SC活性。

光纖鈣成像技術記錄到在巢穴外聲音刺激引起ACC-SC投射活性增加更強，在巢穴內聲音刺激引起ZI-SC投射活性增加更強。激活ACC-SC環路神經元活性后可促進小鼠在巢穴內(安全環境)的逃跑行為，不影響在巢穴外的(危險環境)逃跑行為。抑制ACC-SC環路活性后可降低小鼠在巢穴外的逃跑行為。激活ACC-ZI或ZI-SC環路后可促進巢穴外的逃跑行為，抑制上述環路后促進巢穴內逃跑行為。

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圖3：ACC不同環路調控防御行為

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總結

本文發現ACC腦區響應不同場景聲音危險刺激下安全和危險信息，通過投射到ZI環路，抑制SC腦區活性，響應安全信息，投射到SC環路響應危險信息。
?原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.neuron.2023.08.008

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