心理所研究揭示杏仁核-內側前額葉皮層間的theta振蕩同步性支持人類恐懼學習

　　及時了解環境中的哪些刺激對自身構成威脅對于生物適應性至關重要。當生物體覺察到環境中的危險信息時，會產生恐懼情緒，進而采取一系列防御反應。然而，異常性的過度恐懼則會導致一系列的心理精神疾病，如焦慮障礙、創傷后應激障礙等。如何有效治療恐懼相關疾病是目前臨床上亟待解決的重要問題，對人類恐懼行為產生的神經機制的探討將有助于人們理解其發病機制。

　　大量動物研究表明，恐懼的表達依賴于內側前額葉皮層 (mPFC) 和杏仁核的協調活動，且theta振蕩是支持恐懼腦網絡內不同腦區信息交流的重要媒介。然而，以往研究多集中于恐懼的習得和消退，對于恐懼學習過程及其神經機制的探索較少。且目前尚不清楚，來自于動物的相關研究發現是否可以推廣到人類的恐懼學習過程中。

　　因此，中國科學院心理健康重點實驗室王亮研究組與合作者開展了一項研究，探索恐懼學習的神經機制。通過記錄13 名癲癇患者在完成恐懼條件反射任務時的顱內腦電信號 (intracranial EEG) 及皮膚電信號（SCR），探索恐懼學習過程的神經電生理特征及其神經機制。研究發現，在恐懼條件化建立過程中，相比于非條件刺激（CS-），在呈現條件刺激（CS+）時，杏仁核和 mPFC 均表現出theta功率顯著增強（圖1），同時這兩個腦區間的活動同步性顯著增加，兩個腦區之間的信息傳輸方向性分析揭示了背內側前額葉 (dorsal mPFC) theta振蕩顯著早于杏仁核（圖2）。最后，基于SCR數據構建強化學習模型，發現杏仁核 theta 振蕩的動態變化可以預測基于模型的學習率變化，為杏仁核在恐懼學習過程中扮演的角色提供了直接證據。

　　綜上所述，該研究首次揭示了在人類恐懼學習過程中，杏仁核和mPFC通過theta振蕩的同步活動實現信息交互，為恐懼條件反射的建立過程提供了重要證據，有助于人們深入理解恐懼相關疾病的形成過程，為開展早期臨床治療提供重要參考。

圖 1. 恐懼學習過程中，杏仁核和mPFC的theta振蕩增強

圖 2. 恐懼學習過程中，杏仁核和mPFC之間的功能連接增強，且背內側前額葉的活動早于杏仁核

　　該研究受到中國科學院戰略性先導科技專項（B類）(XDB32010300)、國家重點研發計劃（2016YFC1307200）、北京市科委腦認知與腦醫學專項（Z171100000117014）國家自然科學基金（31771255和32020103009）和中國科學院交叉創新團隊項目（JCTD-2018-07）等資助。心理所博士研究生陳思為論文的第一作者，王亮研究員為通訊作者。研究成果已發表于《科學》雜志子刊 Science Advances。

　　論文信息：

　　Chen, S., Tan, Z., Xia, W., Gomes, C. A., Zhang, X., Zhou, W., Liang, S., Axmacher, N., Wang, L*. (2021). Theta oscillations synchronize human medial prefrontal cortex and amygdala during fear learning. Science Advances, 7(34), 1–14. https://doi.org/10.1126/sciadv.abf4198