本文来源于 “复旦大学脑科学转化研究院 ”，已授权转载

# 脑海Yeah 第 38 期 #

文 | 王娜雯 白博文 吴何必

转眼已是2022壬寅虎年，而当谈及老虎时，古人可能会“谈虎色变”。那么为什么人们在“谈虎”时，会出现“色变”这种生理反应呢？我们感到害怕才发生“色变”还是“色变”后我们害怕了？

James-Lange及Cannon-Bard理论：先“色变”还是同时？

这个问题早在十九世纪末就有科学家争论，詹姆士与朗格首次提出：情绪的体验或意识归因于机体肌肉和内脏的感觉，他们认为看到老虎，人体先产生肌肉收缩、心率变化等生理反应并传达给大脑，而后才产生了情绪即“先色变”理论。Sounds perfect? 但这个理论自带Bug：如它无法解释兴奋时出现的类似恐惧时的身体表征及药物引发身体生理变化后而不引起情绪波动。很快，坎农和巴德又提出了新的理论“同时色变”，他们认为情绪的处理中心在丘脑，而情绪体验的生成和生理反应是同时作用的结果。这个世纪之争延续至今，众说纷纭。问题的关键就在于身体反馈信号在情绪调节中的机制不明。

图1 James-Lange及Cannon-Bard理论

而在大脑颞侧深部存在着“隐藏的第五皮层”——岛叶（InsCtx），或许能给我们一些线索。当我们在感受自身心跳、看到喜欢的人、想吃，岛叶就在“全体总动员”积极响应。研究表明InsCtx能够接受并整合内脏传递的感觉信号，如心跳，内脏痛，温度等[1]，同时InsCtx在调控情绪、情绪记忆等功能上起着重要作用。当阿尔兹海默症（AD）患者出现InsCtx萎缩时，70%的患者表现出情绪淡漠[2]；恐怖症（PD）、 创伤后应激障碍（PTSD）及精神分裂患者中也被发现InsCtx出现异常[3]。因此它是身体感觉、自主神经反馈以及情绪处理的枢纽。那么InsCtx是如何进行情绪调节，内感受作用又是否参与恐惧情绪的调节？今天，我们就跟着马克斯·普朗克研究所Gogolla团队一起来探究。

图2 岛叶的身体反馈与情绪调控

抑制岛叶所引起的矛盾效应

首先，作者使用了经典的巴浦洛夫条件惊恐（FC）作为恐惧行为学范式。在FC中，小鼠会受到两种刺激：条件刺激（CS）和非条件刺激（US），本文中使用足部电击为US。接着，作者根据足部电击电流的大小和持续时间，将FC分成了弱FC和强FC。有趣的是，光抑制岛叶兴奋性神经元在两种FC中引起了截然不同的效果：即抑制岛叶神经元活动在弱FC实验中能促进恐惧记忆的消退，而在强FC中就能损伤恐惧记忆消退！这种矛盾的现象成功引起了Gogolla团队的注意~

图3 抑制岛叶引起的矛盾效果

个体差异Vs恐惧程度

看到一只毒蜘蛛，有人会惊吓万分，有的却不以为然，被吓到的人中有的还能马上镇定下来，“紧急避难，拔腿就跑”，但有人可能当场吓晕。所以恐惧反应不仅要考虑个体差异，还有可能受不同恐惧程度影响。

基于上述猜想，作者分别进行验证。根据recall阶段和freezing程度不同分出了高恐惧水平的小鼠（high-fear，HF）和低恐惧水平小鼠（low-fear，LF）。结果发现HF组在抑制岛叶后恐惧消退受损，而LF组则相反。这就说明是不同的恐惧水平导致了这种矛盾现象。

刨根问底——岛叶背后的机制

通过GCamp6光纤记录，作者发现在CS开始后，HF小鼠的InsCtx活动受到抑制，而LF小鼠则相对增强。此前研究表明freezing的发生将伴随着心跳速率（HR）的下降，于是作者顺藤摸瓜，看看HR和InCtx活动会不会有所联系。结果表明，在第一次CS刺激后，HR和InsCtx活动确实具有较高相关性，但在HF和LF小鼠都表现出这种相关性！

图4 心跳速率变化与岛叶活动的相关性

那么新的问题又来了，怎么解释这种相关性？别急，问题的关键在于CS！作者认为CS标志着向较高恐惧水平的状态切换，当CS发生HF和LF小鼠都处于较高的恐惧水平，因此两组都展现了相关性。

身体反馈与恐惧情绪：Down-top?

HR和InCtx的相关性或许可以由身体传递给Insula的反馈信号来解释，作者由此猜测，HF和LF是否存在身体信号反馈的差异。果不其然，HF小鼠在记忆消退阶段表现出更高的freezing和持续时间，“石化信号”释放的越多，伴随着InsCtx的活动受到更多抑制，小鼠表现就更加害怕。这一论证也就表明身体的反馈信号能影响恐惧情绪！

图5 恐惧程度与Freezing(身体反馈)

文末彩蛋——潘多拉盒子

读到这，大家肯定会想既然抑制InsCtx活动能在HF和LF小鼠中产生不同的效果，那么激活InsCtx是不是有相反的效果？大牛所见略同，于是作者激活了InsCtx活动，重复FC，几乎此前观察的所有相关性结果都得到了逆转（请注意，几乎~~），但行为学却和此前一样，即HF小鼠恐惧记忆消退受损，LF小鼠促进消退，至此表明恐惧记忆的正常维持，需要岛叶活动稳态平衡，一旦平衡打破，恐惧记忆就将受到影响。一波未平一波又起~~这一有趣的现象必将掀起学界的一阵热潮，我们下期再见！

图6 InsCtx激活产生的行为效果

（End）

参考文献

[1] Cummings J, Friedman JH, Garibaldi G, Jones M, Macfadden W, Marsh L, Robert PH. Apathy in neurodegenerative diseases: Recommendations on the Design of Clinical Trials. Journal of Geriatric Psychiatry and Neurology. 2015;28:159–173. doi: 10.1177/0891988715573534.

[2] Nadine Gogolla. The insular cortex. Current Biology Magazine[J]. 2017,27,580-586

[3] Greco JA, Liberzon I. Neuroimaging of Fear-Associated Learning. Neuropsychopharmacology. 2016; 41(1):320-334.

doi:10.1038/npp.2015.255a