大多数人在他们的生活中都经历过一些突如其来的意外的惊吓。即使在黑暗的房间里发现一个模糊的人影只是一张椅子，你的心率仍然很高，你的手掌仍然出汗，你的感官仍然对另一个威胁保持警惕。这种持久响应是持久内部状态的一个示例。持久性现象是区分内部情绪状态和反射，例如当听到巨大的噪音时跳起来。
同样地，老鼠对威胁也会表现出恐惧反应，比如老鼠的出现，而且即使威胁消失了，这些行为似乎仍会持续下去。在这些持续表现出恐惧行为的过程中，老鼠的大脑在细胞水平上发生了什么?一个神经科学家团队在大卫的加州理工学院实验室Anderson-Seymour奔驰生物学教授天桥陈Chrissy神经科学研究所领导的椅子上,霍华德休斯医学研究所研究员,天桥和克里希陈研究所主任Neuroscience-answer这个问题在一篇新论文中出现在9月16日《自然》杂志上。
由前博士后学者Ann Kennedy、前加州理工学院科学家Prabhat Kunwar和博士后学者Ling-yun Li领导的跨学科团队发现了持久恐惧反应背后的神经机制。令人惊讶的是，研究小组发现，这些持续的反应被编码在大脑的一个中心，这个中心被认为在进化上更原始，更具有反射性。
"安德森说:“我们的研究结果最重要的意义在于，它们表明持续的恐惧状态并不像传统认为的那样仅仅是由于压力荷尔蒙持续升高造成的，它还涉及到大脑持续的电活动。”令人惊讶的是，在包括人类在内的所有脊椎动物中都存在的大脑的基本区域——下丘脑中发现了这样的神经动力学，因为这种类型的持续活动更多地与皮层中的认知功能有关，如工作记忆
老鼠有很好的防御行为，比如冻结和逃跑。在这项研究中，研究小组集中研究了老鼠对老鼠的恐惧反应的一个特定方面:当一只老鼠出现在老鼠的实验场所时，老鼠会紧紧地抱着空间的墙壁，而不是自由地四处游荡。
在他们的研究中，研究人员特别关注一个叫做腹内侧下丘脑(VMH)的大脑区域。2015年，安德森实验室的研究人员发现，VMH对老鼠的防御行为进行编码。
神经科学家通常认为下丘脑是一个原始的区域，以机械的方式控制反射。神经元接受刺激后做出相应的反应，然后再次关闭，"说，他现在是西北大学的生理学教授。我们的工作表明情况并不总是这样
在这项新的研究中，研究小组发现，VMH神经元在受到威胁时——即附近的老鼠——会被激活，甚至在老鼠被带走后，这些神经元也会持续活跃数十秒。一般来说，神经元通常只活跃几毫秒。研究小组还发现，他们可以通过人工刺激这些神经元来诱导老鼠表现出恐惧行为，并通过人工让这些神经元沉默，使老鼠不再害怕。
因为挥之不去的恐惧反应可能是由于一些挥之不去的老鼠气味造成的，所以研究人员对老鼠的恐惧反应进行了检测，当老鼠只听到与老鼠发出声音频率相同的声音时，老鼠就会产生恐惧反应。在这个实验中，老鼠也表现出持续的恐惧行为，而且在声音停止后，它们的VMH神经元持续活跃了几十秒。
然后，研究小组进一步观察了VMH中单个神经元的活动，而不是该区域的整体活动。这就像检查一个管弦乐队中每个音乐家的个人活动，而不是听整个管弦乐队一起演奏。对单个神经元活动的测量表明，有两种不同的神经元群，每一种都对两种不同类型的威胁做出反应——老鼠的声音和老鼠的存在。
当神经元只以毫秒量级的活动爆发时，持续的神经活动是如何持续数十秒的呢?有两种可能的机制可以解释这一现象。首先，神经元可能会形成所谓的神经反馈回路，导致它们的连续激活，就像跑步者在接力中传递接力棒一样;第二，神经元可能会向周围环境释放化学物质，不断触发它们的重新激活。另一种可能是两种情况的结合——神经反馈回路和神经化学物质的释放——在起作用。
肯尼迪开发的神经网络模型的第一个场景中,第二个场景中,和组合的两个发现从而准确预测持续刺激后神经活动以及刺激的身份(即实际存在一只老鼠或只有一只老鼠的声音)。只有组合模型才能解释这两种特征。
论文题目是"刺激特异性下丘脑编码的持续防御状态。肯尼迪、昆华和李是这项研究的第一作者。博士后学者Stefanos Stagkourakis、生物学和生物工程研究教授Daniel Wagenaar(06博士)和Anderson是共同作者。资金由美国国立卫生研究院、全球大脑基金会西蒙斯合作组织、海伦·海·惠特尼基金会和EMBO ALTF提供。
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