岛皮质参与社交恐惧学习的神经环路机制研究

Human beings and animals can learn directly or indirectly from conspecific. However, learning aversive associations through direct experience can be life-threatening. Thus, the ability to learn through observing the experiences of others and to extract predictive information about potential threats is critical to survival. In neuroscience, although the neural basis of direct fear learning is extensively studied, the underling neural circuits for social fear learning is poorly understood, especially for the social transmission of fear. In human studies, some critical brain regions are involved in social fear learning including the insular cortex, however, the exact neural mechanism of insular cortex in regulating social fear leaning remains to be explored. By combing the in vivo calcium photometry and neuromodulation methods such as optogenetics and chemogenetics, the proposed studies will focus on the neural mechanism of insular cortex in regulating social fear learning. Our preliminary data show that projection from anterior insular cortex to amygdala is required for the social transmission of fear in the social fear learning paradigm. Thus, our studies would provide a possible neural basis of empathy in human studies and shed light on the treatment of psychiatric and neurological disorders accompanied by social learning deficits, such as autism and depression.

人类和动物可以通过自身经历直接学习或者同伴的经历间接学习。间接的社会学习例如社交恐惧学习，避免了直接经历危险因素造成的伤害，因此对于生物体的生存非常重要。尽管在神经生物学中，对直接经历的恐惧神经机制已经有系统的认识，但对于间接的社交恐惧学习的神经机制尚缺少明晰的认识，这是当前的一个新兴领域。在人类的研究中，目前已经发现了社交恐惧学习的相关脑区，包括前岛皮质。然而，前岛皮质如何具体参与社交恐惧学习的神经环路机制目前并不清楚。本项目利用小鼠模型，通过社交恐惧学习行为范式，结合在体钙信号光纤记录系统，光遗传学和化学遗传学神经活性操纵系统，解析岛皮质参与社交恐惧学习的具体神经环路机制。本项目前期的结果表明，岛皮质到杏仁核区的神经环路负责社交恐惧的传递过程。本项目的研究有望为心理学中共情的研究提供神经生物学机制，并有望对精神类疾病如自闭症和抑郁症伴随的社会学习障碍提供新的治疗视角。

社交学习是当前的一个新兴领域。在人类的研究中，目前已经发现了社交恐惧学习的相关脑区，包括前岛皮质。然而，前岛皮质如何具体参与社交恐惧学习的神经环路机制目前并不清楚。本项目利用小鼠模型，通过社交恐惧学习行为范式，结合在体钙信号光纤记录系统，光遗传学和化学遗传学神经活性操纵系统，解析岛皮质参与社交恐惧学习的具体神经环路机制，并研究了前岛皮质脑区参与社交恐惧的记忆痕迹细胞机制，以及前岛皮质脑区在其他社交学习中的作用。我们发现前岛皮质脑区到杏仁核脑区介导了社交恐惧学习，并参与社交帮助行为。我们也解析了社交恐惧传递的痕迹细胞机制，并且发现社交恐惧痕迹细胞与社交恐惧环境记忆相关。同时发现前岛皮质脑区也参与食物偏好社交学习的记忆痕迹细胞机制。以上成果，阐明了参与社交恐惧学习的前岛皮质脑区神经环路机制; 阐明了岛皮质区和前扣带回区在社交恐惧学习中的不同作用；阐明了前岛皮质区在社交恐惧学习和直接恐惧学习中的不同作用; 阐明了前岛皮质区参与社交恐惧的记忆痕迹细胞机制；阐明了前岛皮质参与社交帮助行为和食物偏好传递行为的神经机制。为心理学中共情的研究提供神经生物学机制，并有望对精神类疾病如自闭症和抑郁症伴随的社会学习障碍提供新的治疗视角。