【Neuron】人，為什么會產(chǎn)生共情？

時間：2018-04-24 熱度：

近日，美國聯(lián)合英法，向敘利亞發(fā)射了110枚導(dǎo)彈。轉(zhuǎn)眼間，大馬士革由天堂變成了煉獄，曾經(jīng)安寧平靜的文明古國生靈涂炭。

自2013年敘利亞戰(zhàn)亂至今，敘利亞這顆人類歷史上的明珠支離破碎，500多萬難民出國外逃，顛沛流離，國內(nèi)還有千萬人口無家可歸。大量難民的圖片，特別是敘利亞3歲小難民尸體被冰冷海水沖上岸邊的照片震驚世界，然而，這只是目前歐洲難民危機(jī)的一角。

看到這樣的新聞、圖片，相信大部分人都會產(chǎn)生共情，十分難過，而這種感情也促使人類做出反應(yīng)。

共情，也稱為神入、同理心，指的是一種能設(shè)身處地體驗他人處境,從而達(dá)到感受和理解他人情感的能力。孟子說過：“惻隱之心，人皆有之?！泵鎸?zhàn)火紛飛、滿目瘡痍，大家都會感到凄涼與悲傷，因為共情是一種普遍的人性特征。那么，共情緣何而來呢？

過去的研究發(fā)現(xiàn)，共情在各物種之間具有保守性，大腦前扣帶皮層（Anterior cingulate cortex, ACC）參與疼痛、恐懼共情。在恐懼共情范式中，小鼠的ACC會被激活。但是，對于ACC中調(diào)控共情的精細(xì)神經(jīng)環(huán)路以及重要相關(guān)基因，九游會j9知之甚少。

2018年4月19日，Neuron雜志在線刊登了韓國大田基礎(chǔ)科學(xué)研究所Hee-Sup Shin研究組的最新重要工作[1]，他們發(fā)現(xiàn)恐懼共情與ACC腦區(qū)生長抑素（Somatostatin, SST）神經(jīng)元中的Nrxn3基因密切相關(guān)，極大提高了人們對該領(lǐng)域的認(rèn)知。

結(jié)果

1.Nrxn3基因R498W突變增加恐懼共情反應(yīng)程度

在恐懼共情范式中，當(dāng)一只小鼠受到足底電擊，觀察到此現(xiàn)象的另一只小鼠會產(chǎn)生恐懼反應(yīng)，稱之為恐懼共情。恐懼共情反應(yīng)可維持24小時以上（圖1A）。為探究恐懼共情的神經(jīng)機(jī)制，作者使用了一系列突變體小鼠，發(fā)現(xiàn)129S1品系恐懼共情反應(yīng)程度最高（圖1B-E）。

圖1 129S1品系小鼠恐懼共情反應(yīng)程度最高

接下來，作者通過基因測序以及序列比對方法研究129S1有哪些特異性突變，發(fā)現(xiàn)在所有突變體中，只有129S1突變體第12條染色體上第89254694對堿基的C突變成T，此位置在Nrxn3基因的第6個外顯子上。這一突變導(dǎo)致498位的精氨酸（R）突變?yōu)樯彼幔╓），稱為R498W突變。同樣地，R498W突變也只出現(xiàn)在129S1中（圖2）。

圖2 129S1 Nrxn3基因R498W特異性突變

為進(jìn)一步確認(rèn)Nrxn3基因R498W突變是恐懼共情反應(yīng)增強(qiáng)的重要因素，作者通過CRISPR/Cas9基因編輯方法誘發(fā)Nrxn3基因498位的R突變成W，發(fā)現(xiàn)突變后的小鼠恐懼共情反應(yīng)水平更高，不過此反應(yīng)不能維持24小時（圖3A-C）。此外，該突變并不影響小鼠的條件恐懼反應(yīng)以及場景記憶（圖3D-E），表明Nrxn3基因R498W突變特異性影響共情反應(yīng)。

圖3 Nrxn3 R498W突變小鼠恐懼共情反應(yīng)水平提高

2.ACC腦區(qū)SST神經(jīng)元中敲除Nrxn3基因提高恐懼共情反應(yīng)水平

過去的研究表明，ACC腦區(qū)參與恐懼共情反應(yīng)。而ACC中包含興奮性椎體神經(jīng)元以及抑制性神經(jīng)元（圖4A）。為探究參與恐懼共情反應(yīng)的神經(jīng)元細(xì)胞類型，作者分別在興奮性神經(jīng)元（Emx1）以及3種抑制性神經(jīng)元（SST, PV, VIP）中條件敲除Nrxn3基因，發(fā)現(xiàn)只有SST神經(jīng)元中敲除Nrxn3基因的小鼠的恐懼共情反應(yīng)水平顯著提升（圖4B-I）。

為確定此共情反應(yīng)水平的提升由ACC腦區(qū)引起，作者在SST-Flp;Nrxn3^f/f小鼠的ACC中注射AAV-fDIO-Cre以敲除SST神經(jīng)元的Nrxn3基因，得到相似的結(jié)果（圖4J-L）。

圖4 ACC腦區(qū)SST神經(jīng)元中敲除Nrxn3基因提高恐懼共情反應(yīng)水平

3.SST神經(jīng)元中敲除Nrxn3基因降低GABA傳遞水平

接下來，作者希望了解SST神經(jīng)元中敲除Nrxn3基因?qū)ζ潆娚硇再|(zhì)的影響。首先，他們使用膜片鉗電生理方法記錄ACC中椎體神經(jīng)元，發(fā)現(xiàn)敲除Nrxn3基因后，ACC錐體神經(jīng)元接受的mIPSC頻率降低，幅度不變（圖5A-C）。然后，他們同時記錄SST神經(jīng)元與椎體神經(jīng)元，發(fā)現(xiàn)敲除Nrxn3基因后，刺激SST神經(jīng)元誘發(fā)的IPSC幅度顯著降低（圖5D-F），表明Nrxn3基因參與SST神經(jīng)元GABA的傳遞。

圖5 Nrxn3基因參與SST神經(jīng)元抑制性突觸傳遞過程

4.ACC腦區(qū)SST神經(jīng)元調(diào)控恐懼共情反應(yīng)水平

最后，作者通過光遺傳方法驗證ACC腦區(qū)SST神經(jīng)元在恐懼共情中的重要性。他們在SST-Cre小鼠的ACC中注射AAV-DIO-eNpHR或AAV-DIO-ChR2，發(fā)現(xiàn)光抑制SST神經(jīng)元可提高恐懼共情反應(yīng)水平；光激活SST神經(jīng)元會降低恐懼共情反應(yīng)水平，而光抑制PV神經(jīng)元則不會有任何影響（圖6）。

圖6 ACC腦區(qū)SST神經(jīng)元調(diào)控恐懼共情反應(yīng)水平

總結(jié)

共情是一種普遍的人性特征，但對其精確的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制以及重要相關(guān)基因，九游會j9不甚了解。本篇文章發(fā)現(xiàn)ACC腦區(qū)SST神經(jīng)元中Nrxn3基因參與恐懼共情過程，該基因R498W突變或敲除該基因會減少抑制性突觸傳遞，進(jìn)而提高恐懼共情反應(yīng)水平。這項研究極大提高了九游會j9對共情領(lǐng)域的認(rèn)知，為此方面精神性疾病的治療提供了有力幫助！