安全评估和威胁评估是动物在野外生存和生存的关键。然而，安全评估背后的神经回路及其转化为介导恐惧引起的防御行为灵活性的机制在很大程度上仍然未知。
2023年8月30日，南方医科大学梁妃学团队在Neuron 在线发表题为“Distinct circuits in anterior cingulate cortex encode safety assessment and mediate flexibility of fear reactions”的研究论文，该研究报告了小鼠前扣带皮层(ACC)中不同的神经元群通过在不同的听觉威胁环境下选择性地反应来编码安全状态，当动物呆在自我认为安全的区域时，一个神经元群优先被激活，另一个神经元群在更危险的环境环境中被特异性激活，导致逃跑行为。
安全反应神经元优先靶向未定带(ZI)，后者通过GABA能投射抑制上丘(SC)，而危险反应神经元优先靶向并激活上丘。这些不同的皮质通路拮抗调节上丘对威胁的反应，导致情境依赖的恐惧反应表达。因此，ACC是编码安全/危险评估和调节行为灵活性的关键节点。
安全需求被认为是动物在荒野中生存的最基本的行为动机。动物在动态变化的环境中不断评估自己的安全状况，当遇到威胁时，能够快速选择适当的行为反应(如逃离威胁来源，前往避难所)来逃避伤害。安全评估主要依赖于动物对环境环境的整体评估，先前的经验和内部状态也有助于感知危险水平。对安全状态的正确判断使动物能够在多种可能性中选择最有效和最有效的行动策略或忽略外部威胁刺激。这种灵活性对于增加最终的生存机会是必不可少的。例如，在相对安全的情况下，抑制对可能不危及生命的事件的防御反应可以最大限度地减少与不必要的逃避反应相关的成本，从而从长远来看优化适应性。因此，安全评价是决定动物在环境危险下行为反应灵活性的关键因素。
尽管有安全评估的基本要求，但它是如何在大脑回路中有效地指导行为反应的，人们仍然知之甚少。特别是对自然非学习行为安全性评价的神经基础研究仍然很少。作者假设在较高水平的皮层区域存在安全评估专门回路，其中包含与环境安全情况相关的神经元，并且通过自上而下调节较低水平的大脑区域来执行行为，这些神经元可以影响恐惧反应是否以及何时表达。一个潜在的候选者是内侧前额叶皮层(mPFC)。这种结构与基于风险的决策有关。它也被证明与习得性恐惧反应的表达和消除有关。此外，对mPFC的解剖学研究表明，它可以通过其广泛的皮质投射调节许多皮质下结构。然而，mPFC中的特定神经元群是否能够编码与环境安全相关的信息尚不清楚。
机理模式图（图源自Neuron ）
以前的研究已经建立了强有力的行为范式的感觉威胁引起的恐惧/防御反应。这些范例为理解恐惧/防御行为的调节回路提供了基础。在该研究中，作者利用不同评估环境安全范式下的听觉威胁诱导的恐惧/防御行为，探究了安全/危险背景如何被编码和解释的神经回路。通过自由运动小鼠Ca2+活性的显微内镜成像，研究人员发现特定mPFC区域的神经元亚群、前扣带皮层(ACC)，可以选择性地代表安全/危险环境。通过不同的皮质投射，这些ACC神经元将安全和危险相关的信息传递到上丘(SC)，并对抗性地调节SC的活性，这有助于在不同背景下SC依赖的恐惧/防御反应的灵活性。
综上所述，该研究表明，ACC可以作为一个重要的节点来编码安全评估，并根据整体环境安全情况调节防御性行为反应的灵活性。这将使动物能够有效地适应动态环境中的不同挑战。ACC对恐惧反应的情境依赖的自上而下的控制提出了ACC回路失调可能导致恐惧相关的情绪障碍，如恐惧症和创伤后应激障碍的可能性。
南方医科大学生物医学工程专业硕士生吴锴镔、生理学专业博士生王第甲、心理学专业硕士生王雨薇和生物医学工程专业硕士生唐佩文为论文的共同第一作者。梁妃学教授为论文的通讯作者。研究工作得到了南加州大学张砺教授和陶慧中教授的重要帮助。
原文链接：https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(23)00619-0
（原标题：Neuron | 害怕了就逃跑？南方医科大学梁妃学团队发现前扣带皮层编码安全评估并介导防御行为的灵活性）
