Hippocampal-amygdala memory circuits govern experience-dependent observational fear

通讯作者

Takashi Kitamura

Introduction

• observational fear (OF)
  • 替代体验对方厌恶事件的移情能力
  • ACC 和 BLA 被认为是OF的中心
• 促进观察恐惧的因素
  • 先前的经历
  • 与展示鼠的社交关系

• dHPC
  • 形成和回忆情景恐惧记忆
• vHPC
  • 形成和回忆社会识别记忆

Results

两种行为学范式的建立

• Navive OF，观察鼠不需要提前进行CFC，给展示鼠的刺激强度24 x 1 mA的电流刺激，观察鼠会明显僵直
• Experience-dependent OF，观察鼠需要提前一天接受轻度CFC 1 x 0.5mA电流刺激，第二天用同笼的鼠做展示鼠接受12 x 0.5 mA电流刺激，这样的观察鼠相比其他的情况会有更明显僵直

探究ACC与EXP OF的关系

• 在ACC注射Arch病毒，BLA下光纤
  • 发现在Naive OF中，在shock时光照抑制，僵直水平会下降，ACC中Arch水平会上升，在EXP OF中没有明显差异
  • BLA的Arch水平在Naive OF 和EXP OF都会上升
    • 说明ACC参与Naive OF而不是EXP OF

在dHPC 和 vHPC注射hM4Di

• 在EXP OF 的第一天CFC时注射CNO抑制，抑制dHPC会影响OF 的僵直，抑制vHPC没有影响
• 在EXP OF 的第二天OF时注射CNO抑制，抑制dHPC不会影响OF 的僵直，抑制vHPC有影响
• 在Naive OF中，不论抑制dHPC还是vHPC都不影响僵直
  • 说明海马背侧腹侧对于EXP OF的贡献不同，dHPC影响CFC阶段，vHPC影响OF阶段
• 相比于注射mCherry，CFC阶段抑制dHPC，BLA中Arch数量显著下降，OF阶段抑制vHPC，BLA中Arch数量明显下降

探究dHPC的作用

• 注射AAV2/9-PRAM:d2tTA-TRE:NLS-mKate2进入BLA或者dCA1，在CFC阶段off dox开启engram标记窗口，第二天小鼠进入conditioned context (CTX) 或者 进入EXP OF
  • 发现BLA中，CTX组和OF组，engram再激活明显
  • 在dHPC中，CTX组engram再激活明显，而OF组甚至有所下降
  • 在ACC和vHPC的engram再激活也不明显

探究BLA engram cell

• 注射AAV2/9- PRAM:d2tTA-TRE:HA-hM4Di/mCherry 进入BLA，在CTX或者OF前注射CNO抑制BLA中CFC阶段的engram，
  • 发现在CTX和OF中，僵直水平都会下降
  • 并且用同样的标记方法标记了中性刺激的engram，在OF时注射CNO抑制发现不影响僵直
  • 在BLA使用钙成像记录
    • 发现在OF时，CFC激活过的细胞再激活比例高于其他CFC未激活的细胞
    • OF时表现为抑制的细胞比例，CFC激活过的也要地狱CFC时未激活的细胞
      • 说明 BLA恐惧Engram细胞对自身shock和展示鼠的shcok都有反应

探究vHPC作用

• 在vHPC注射hM4Di，在BLA注射AV2/9-PRAM:d2tTA-TRE:NLS-mKate2，观察BLA中CFC阶段engram的再激活
  • 发现在vHPC被抑制后，EXP OF后BLA中再激活的engram数量与对照无差异
  • 展示鼠不接受刺激或者展示鼠不为同笼鼠，EXP OF后BLA中的engram也没有被再激活
  • 在vHPC用钙成像观察，展示鼠为同笼鼠时，对OF有反应的细胞更多
• 在BLA注射逆向追踪染剂CTB，发现dHPC 中CTB+的细胞在EXP OP比control更多被激活
• 在vHPC注射Arch，在BLA下光纤，在EXP OF实验的OF shock阶段光抑制，发现小鼠僵直下降
• 在vHPC注射Arch，在BLA注射AV2/9-PRAM:d2tTA-TRE:NLS-mKate2，在BLA中标记出CFC阶段的engram
  • 发现，光抑制vHPC到BLA的投射后，与eYFP组相比，engram再激活的比例也有明显下降，虽然相比于非engram，engram再激活比例也有显著上升。（说明engram再激活下降了，但是还是高于随机值）

Brief Summary

• dHPC负责CFC fear 和 BLA engram cell产生，vHPC则参与EXP OF中BLA engram cell的再激活

参考文献

Terranova, Joseph I., et al. "Hippocampal-amygdala memory circuits govern experience-dependent observational fear." Neuron (2022).