マウスの離散的な前部島皮質回路による両方向性の恐怖調節

核心概念

前部島皮質の神経活動のバランスと、前部島皮質から扁桃体や内側視床への投射経路が、条件付け恐怖行動を双方向的に調節する。

要約

本研究では、自由行動下のマウスにおいて、前部島皮質(aIC)の単一ニューロン活動を記録し、条件付け恐怖行動との関係を調べた。aICの錐体細胞の一部は恐怖反応(凍結行動)と正の相関を示す一方、別の一部は負の相関を示した。これらの「恐怖亢進」と「恐怖抑制」ニューロンは、層位置が異なり、扁桃体と内側視床に投射する別個の神経集団であることが明らかになった。
光遺伝学的操作により、aICの全体的な出力を亢進させると恐怖反応が増強し、抑制すると減弱した。さらに、aIC-扁桃体投射路を活性化すると恐怖反応が増強し、aIC-内側視床投射路を活性化すると減弱した。
これらの結果から、aICの神経活動のバランスと、aICから扁桃体や内側視床への投射経路が、条件付け恐怖行動を双方向的に調節していることが示された。

統計

恐怖条件づけ群の前部島皮質ニューロンの29.6%が「恐怖亢進」または「恐怖抑制」ニューロンであった。
恐怖条件づけ群の「恐怖亢進」ニューロンの活動と凍結行動の相関係数は0.81、「恐怖抑制」ニューロンは-0.68であった。

引用

「前部島皮質の神経活動のバランスと、前部島皮質から扁桃体や内側視床への投射経路が、条件付け恐怖行動を双方向的に調節する」
「aICの全体的な出力を亢進させると恐怖反応が増強し、抑制すると減弱した」
「aIC-扁桃体投射路を活性化すると恐怖反応が増強し、aIC-内側視床投射路を活性化すると減弱した」

抽出されたキーインサイト

Bidirectional fear modulation by discrete anterior insular circuits in male mice

by Park,S., Huh... 場所 www.biorxiv.org 01-16-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.15.575700v2

深掘り質問

前部島皮質の「恐怖亢進」と「恐怖抑制」ニューロンの機能的な違いはどのようなものか?

前部島皮質の「恐怖亢進」ニューロンは、恐怖行動と正の相関があります。つまり、恐怖が高まると神経活動も増加する傾向があります。一方、「恐怖抑制」ニューロンは、恐怖行動と負の相関があります。つまり、恐怖が高まると神経活動が減少する傾向があります。これらのニューロンの活動は、恐怖行動の調節において重要であり、前部島皮質内でのバランスが恐怖行動の制御に影響を与えることが示唆されています。

前部島皮質の神経活動のバランスが崩れることで、どのような精神疾患につながる可能性があるか?

前部島皮質の神経活動のバランスが崩れることで、恐怖や不安障害などの精神疾患につながる可能性があります。例えば、恐怖亢進ニューロンの過剰な活動や恐怖抑制ニューロンの低下など、前部島皮質内の神経回路の不均衡が恐怖行動の異常な増加や減少につながる可能性があります。このような神経活動の異常は、不安障害や恐怖症などの症状を引き起こす可能性があります。

前部島皮質と他の脳領域との相互作用が、恐怖行動の調節にどのように関与しているのか?

前部島皮質と他の脳領域との相互作用は、恐怖行動の調節に重要な役割を果たしています。特に、前部島皮質が扁桃体や視床核などの脳領域に投射することで、恐怖行動が調節されています。この研究では、前部島皮質から扁桃体や視床核に投射される異なるニューロン集団が恐怖行動を双方向に制御していることが示されています。具体的には、前部島皮質から視床核に投射されるニューロンの活性化は恐怖行動を減少させる一方、前部島皮質から扁桃体に投射されるニューロンの活性化は恐怖行動を増加させることが明らかになっています。これにより、前部島皮質と他の脳領域との相互作用が恐怖行動の調節において重要であり、異なる神経回路が恐怖行動を調節するために協力し合っていることが示唆されています。