條件性恐懼模型是研究恐懼記憶的獲得 、儲(chǔ)存 、提取 、消退等過(guò)程 , 以及這些過(guò)程的中樞機(jī)制的重要行為模型。此模型程序以典型的巴普洛夫條件反射為基礎(chǔ) , 即先對(duì)動(dòng)物進(jìn)行厭惡性刺激與中性刺激的聯(lián)結(jié)匹配訓(xùn)練(US - CS) ,其中厭惡性刺激即無(wú)條件刺激(Unconditioned Stimulus ,US ,如電擊) ,中性刺激即條件性刺激(Conditioned Stimulus , CS , 如燈光 、聲音或訓(xùn)練環(huán)境) ,當(dāng)動(dòng)物再次接觸這個(gè)中性刺激時(shí) , 就會(huì)表現(xiàn)出條件性恐懼反應(yīng) 。 然而 ,若條件性線索反復(fù)單獨(dú)呈現(xiàn),而不匹配厭惡性刺激時(shí) , 動(dòng)物先前習(xí)得的對(duì) CS 的條件性恐懼反應(yīng)會(huì)逐漸弱化 , 這即是條件性恐懼的消退(CS - no US ) 。 目前條件性恐懼消退在臨床上的應(yīng)用多為創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙 (Post -traumatic Stress Disorder ,PTSD)的心理治療 ,即暴露療法。
大多數(shù)研究認(rèn)為 ,消退記憶并不是抹除了原有的 CS 與 US 之間的聯(lián)系 , 而是形成一種 CS 和無(wú) US的安全環(huán)境之間的新條件反射。 目前 ,對(duì)消退記憶形成的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制還不完全清楚 。 最近研究發(fā)現(xiàn)去甲腎上腺素 (NE)在記憶消退的長(zhǎng)期維持中有重要作用,現(xiàn)對(duì)其研究進(jìn)展進(jìn)行綜述 。
1 NE 對(duì)消退記憶的影響
NE 細(xì)胞信號(hào)系統(tǒng)在消退記憶學(xué)習(xí)的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。早期研究發(fā)現(xiàn) ,在逃避性抑制模型中 ,給予 NE 能夠增加消退成功幾率,同時(shí)阻滯 β 受體可以減弱消退記憶的形成,提示 NE 增加消退記憶學(xué)習(xí)是通過(guò) β 受體信號(hào)系統(tǒng)起作用的,并且 NE 可通過(guò)作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)增強(qiáng)消退,破壞藍(lán)斑的 NE 神經(jīng)投射或者過(guò)度消耗藍(lán)斑中的 NE 可以抑制其對(duì)消退記憶的作用。 但是,抑制作用在某些條件下是不起作用的,提示 NE 在消退記憶學(xué)習(xí)中不一定起到?jīng)Q定性作用,只是在與 US 相關(guān)的 CS 變化時(shí)起到一種增強(qiáng)聯(lián)系的作用,包括獎(jiǎng)賞記憶模型和恐懼記憶模型 。
近些年的研究更加側(cè)重于恐懼記憶的消退 ,在恐懼記憶消退前或消退后給予 NE 能藥物所得到的試驗(yàn)結(jié)果是相反的 。在消退訓(xùn)練前系統(tǒng)注射 β 受體阻滯劑普萘洛爾可以抑制隨后環(huán)境性恐懼記憶的消退,但是對(duì)線索性恐懼記憶則不起作用。 在線索性恐懼記憶的消退過(guò)程中 ,普萘洛爾可以在減低恐懼記憶本身的同時(shí)不影響消退的效果。此外,給予促進(jìn) NE 釋放的 α2 受體拮抗劑育亨賓可以促進(jìn)大鼠在不同環(huán)境中的消退,并具有劑量依賴性,而對(duì)于在原環(huán)境中的消退則沒(méi)有作用[7],提示育亨賓可以增強(qiáng)動(dòng)物對(duì) CS 消退的學(xué)習(xí) 。我們的研究團(tuán)隊(duì)最近也發(fā)現(xiàn),恐懼記憶鞏固的后期在背側(cè)海馬 CA1區(qū)注射 NE 可以促進(jìn)消退記憶的長(zhǎng)期維持 。
大腦皮質(zhì) NE 投射主要由微小核團(tuán)藍(lán)斑發(fā)出,向杏仁核,海馬與中腦邊緣葉皮層投射,這些腦結(jié)構(gòu)參與消退記憶的學(xué)習(xí)與喚起。其中,杏仁核參與消退記憶的獲得,海馬控制 CS 喚起條件下消退記憶的表達(dá),內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)下邊緣 (InfralimbicMedial Prefrontal Cortex ,IL - mPFC )在消退記憶的鞏固過(guò)程中起重要作用 ,并在隨后的消退記憶再喚起中發(fā)揮作用。 例如 ,在消退記憶喚起的過(guò)程中 ,IL - mPFC 神經(jīng)元存在短暫的高頻電活動(dòng)。此外 ,IL - mPFC 抑制杏仁核向外投射。 因此,NE 可以通過(guò)上述這些腦結(jié)構(gòu)調(diào)控消退記憶的學(xué)習(xí)和喚起 。
研究認(rèn)為 IL - mPFC 是NE 調(diào)節(jié)恐懼記憶消退的關(guān)鍵區(qū)域。消退前在 IL - mPFC 微注射普萘洛爾可以降低消退效果 , 表明 IL - mPFC 周?chē)M織 NE釋放在消退記憶形成中起著重要作用。離體細(xì)胞試驗(yàn)證明 ,NE 可以增加 IL - mPFC 神經(jīng)元的興奮性,且通過(guò) β 受體和環(huán)磷酸腺苷激酶起作用 。因此 ,在消退過(guò)程中,β 受體活動(dòng)性增高可以增強(qiáng)恐懼記憶消退。消退訓(xùn)練后在 IL - mPFC 注射普萘洛爾對(duì)消退記憶的沒(méi)有任何效果,這種結(jié)果可以根據(jù)對(duì)藍(lán)斑的研究結(jié)果解釋,藍(lán)斑是腦內(nèi) NE 神經(jīng)投射的主要發(fā)出核團(tuán) 。藍(lán)斑神經(jīng)元對(duì)刺激呈階梯反應(yīng) ,強(qiáng)度越大的刺激反應(yīng)強(qiáng)度也越大。其實(shí),藍(lán)斑神經(jīng)元對(duì)刺激的應(yīng)激強(qiáng)度的偶然性改變非常敏感,在消退過(guò)程中刺激的應(yīng)激強(qiáng)度也發(fā)生了從有到無(wú)的偶然性改變,這種神經(jīng)反應(yīng)過(guò)程的改變導(dǎo)致了試驗(yàn)動(dòng)物行為
變化。因此,藍(lán)斑神經(jīng)元在消退訓(xùn)練開(kāi)始時(shí)對(duì) CS的反應(yīng)很強(qiáng)烈。有研究表明,未經(jīng)訓(xùn)練試驗(yàn)動(dòng)物藍(lán)斑神經(jīng)元興奮性在訓(xùn)練的前幾分鐘呈現(xiàn)爆發(fā)式反應(yīng),但當(dāng) CS 不在引起 US 反應(yīng)時(shí),神經(jīng)元的興奮性即下降。在消退訓(xùn)練的早期 ,CS 引起的藍(lán)斑 NE釋放對(duì)隨后的消退記憶的形成有關(guān)鍵性意義。然而,在消退記憶的后期,NE 的釋放不再能刺激細(xì)胞的 NE 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)和增加神經(jīng)元細(xì)胞的興奮性和細(xì)胞膜的可塑性。
2 消退記憶中去甲腎上腺素能系統(tǒng)的分子機(jī)制
NE 作用于消退記憶的機(jī)制是增加了神經(jīng)元細(xì)胞的興奮性與細(xì)胞間突觸的可塑性,通過(guò) β 受體和PKA 通路增加杏仁核 、海馬 、IL - mPFC 的神經(jīng)元興奮性起作用[20]。NE 使細(xì)胞興奮性增加可以影響受體可塑性 。
NE 可以單獨(dú)激活 β 受體,但是還不足以激活海馬長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng) (Long Term Potentiation ,LTP)作用,但是卻可以在閾下刺激時(shí)產(chǎn)生 LTP。此外,β 受體可以介導(dǎo) AMPA 受體 GluR1磷酸化,增加 AMPA受體的嵌入和 LTP 的形成 ,減低了記憶形成的閾值。在杏仁核,情緒記憶可以產(chǎn)生長(zhǎng)期的神經(jīng)元興奮性,這種興奮性是 NE 信號(hào)系統(tǒng)激活的結(jié)果。因此,NE 增強(qiáng)記憶的形成的原因是增加了相關(guān)腦結(jié)構(gòu)神經(jīng)元細(xì)胞的可塑性。消退訓(xùn)練時(shí),CS 可以喚起 NE 的釋放。NE可以通過(guò)激活 β 受體進(jìn)一步激活下游的 cAMP 循環(huán),cAMP 激活 PKA 通路從而調(diào)節(jié)受體可塑性。PKA 通過(guò)受體磷酸化和激活離子通道,促進(jìn) AMPA受體開(kāi)放,進(jìn)而激活轉(zhuǎn)錄因子CREB,間接激活
MAPK 通道,調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄和翻譯。在 IL - mPFC,相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯會(huì)影響消退記憶的鞏固。此外,這種信號(hào)激活可以促進(jìn)突觸調(diào)節(jié)及消退記憶的維持。雖然有明確證據(jù)表明NE 激活 β 受體增加消退記憶的形成,但也有證據(jù)顯示系統(tǒng)注射普萘洛爾阻斷 β 受體并沒(méi)有損害消退記憶。這是因?yàn)?NE 信號(hào)系統(tǒng)可以增加神經(jīng)元細(xì)胞興奮性 ,但是單獨(dú)注射普萘洛爾卻不能改變神經(jīng)元興奮性。此外 ,單獨(dú)使用 β 受體阻滯劑對(duì) LTP 的產(chǎn)生也沒(méi)有影響。因此 β 受體阻滯劑不能干擾記憶的形成過(guò)程 ,但是提前注射 NE 卻可以增強(qiáng)記憶 。
3 臨床研究及應(yīng)用
消退訓(xùn)練是應(yīng)用于臨床最常見(jiàn)的治療病理性反應(yīng)過(guò)度的手段。在獎(jiǎng)賞記憶領(lǐng)域 ,條件性反應(yīng)過(guò)度可以導(dǎo)致成癮,在厭惡性記憶領(lǐng)域,條件性恐懼反應(yīng)過(guò)度可以導(dǎo)致焦慮障礙。消退訓(xùn)練作為認(rèn)知行為療法已經(jīng)運(yùn)用于人類成癮治療。但是無(wú)論是人類和動(dòng)物試驗(yàn)中,消退記憶在降低復(fù)發(fā)中并沒(méi)有達(dá)到應(yīng)有的效果。 此外,消退理論是許多焦慮障礙的主要治療方法,包括恐怖癥,驚恐障礙 ,社交性焦慮,強(qiáng)迫癥 ,創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙。許多藥物可以影響消退訓(xùn)練的效果,現(xiàn)根據(jù)藥物分類對(duì)其臨床應(yīng)用研究進(jìn)行總結(jié) 。
3.1 腎上腺素 β 受體拮抗劑 普萘洛爾和阿替洛爾是常見(jiàn)的 β 受體拮抗劑,用于治療焦慮障礙。許多試驗(yàn)結(jié)果顯示 ,β 受體阻滯劑用于急性處理焦慮障礙及藥物戒斷引起的焦慮。還有一些初步證據(jù)顯示普萘洛爾與哌唑嗪治療 PTSD 有效,但在停止服藥后癥狀迅速反復(fù);谇笆雠R床研究,普萘洛爾可以用來(lái)聯(lián)合消退訓(xùn)練治療慢性應(yīng)激障礙 ,增加消退訓(xùn)練的效果。在暴露于應(yīng)激環(huán)境下,高水平 NE 釋放可以讓創(chuàng)傷記憶過(guò)度再鞏固,導(dǎo)致 PTSD 。因此 ,有研究認(rèn)為在暴露在創(chuàng)傷環(huán)境后立刻使用普爾洛爾會(huì)阻礙創(chuàng)傷記憶的鞏固,從而防止 PTSD 的產(chǎn)生。Pitman等做了隨機(jī)雙盲對(duì)照研究,發(fā)現(xiàn)在創(chuàng)傷后1個(gè)月 ,普萘洛爾組的創(chuàng)傷記憶明顯減低,在創(chuàng)傷后3個(gè)月,安慰劑組對(duì)創(chuàng)傷記憶的回憶明顯強(qiáng)于普萘洛爾組。Vaiva 等在急診室研究了在創(chuàng)傷后20h 內(nèi)給予普萘洛爾后對(duì)創(chuàng)傷回憶的差別 , 2 個(gè)月之后進(jìn)行評(píng)估 ,普萘洛爾組(11例)PTSD 患病率明顯比安慰劑組 (8 例)低 。 Stein 等[創(chuàng)傷后48h內(nèi)對(duì)比了普萘洛爾(17 例) 、加巴噴。14例)和安慰劑組(17例)的創(chuàng)傷記憶 , 在 1,4 ,8個(gè)月后進(jìn)行評(píng)估 ,并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何差異。Stein 的試驗(yàn)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)普萘洛爾有效的證據(jù) ,可能是因?yàn)樵囼?yàn)本身的限制 ,在569 例患者中 ,只有 8% 患者愿意參與試驗(yàn),這種高拒絕率導(dǎo)致了試驗(yàn)的選擇偏倚 。有試驗(yàn)研究了慢性應(yīng)激障礙患者在暴露于恐懼環(huán)境后立刻給予普萘洛爾后患者的恐懼反應(yīng) 。 Bru‐net 等發(fā)現(xiàn) ,在9例 PTSD 患者中 ,喚起恐懼記憶前提前給予一次普萘洛爾,可以明顯減低患者1周之后創(chuàng)傷相關(guān)恐懼記憶的閃回 。 Morton 等對(duì)4例社會(huì)焦慮癥患者進(jìn)行了研究,4 例患者進(jìn)行暴露療法的同時(shí)分別給予普萘洛爾 、苯二氮 類 、安慰劑及空白對(duì)照。與基線相比 ,在治療后第1天,4 例都有相關(guān)焦慮癥狀下降。然而,在第2天 ,不同組之間的差異都消失了,研究認(rèn)為普萘洛爾可以增加消退記憶的學(xué)習(xí) ,但是卻不能增加或者抑制隨后的消退記憶喚起。
3.2 糖皮質(zhì)激素 糖皮質(zhì)激素也可以增強(qiáng)記憶鞏固 ,β 受體阻滯劑抑制糖皮質(zhì)激素的記憶增強(qiáng)作用, 并且糖皮質(zhì)激素是通過(guò) β 受體和 PKA 信號(hào)通路起作用。糖皮質(zhì)激素作用在投射于基底外側(cè)杏仁核的去甲腎上腺素能神經(jīng)元細(xì)胞上,增加去甲腎上腺素能神經(jīng)遞質(zhì)。此外,糖皮質(zhì)激素還通過(guò)激活細(xì)胞內(nèi) cAMP - PKA 信號(hào),提高 NE 信號(hào)系統(tǒng)的靈敏性。研究認(rèn)為糖皮質(zhì)激素有與普萘洛爾相同的作用。在社交恐懼癥患者中,在暴露于恐懼線索的測(cè)試之前給予糖皮質(zhì)激素,可以減低恐懼反應(yīng)。在應(yīng)激過(guò)程中靜脈給予皮質(zhì)醇 ,可以減少隨后的PTSD 癥狀。給蜘蛛恐懼癥暴露于蜘蛛圖片前給予皮質(zhì)酮或安慰劑,在后續(xù)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)酮組的恐懼反應(yīng)明顯低于安慰劑組。因此 ,皮質(zhì)酮可以在暴露療法中減低焦慮,增加消退記憶的維持 。
3.3 腎上腺素能藥物 既往研究顯示,育亨賓是可以引發(fā)焦慮障礙患者的焦慮癥狀 。 例如 ,育亨賓可以引發(fā) PTSD 和疼痛障礙患者的疼痛癥狀。 Cain等發(fā)現(xiàn)育亨賓可以延遲恐懼記憶消退 。 Power 團(tuán)隊(duì)研究了育亨賓對(duì)于幽閉恐懼癥的作用 ,在消退訓(xùn)練前1h 前給予育亨賓(12 例)和安慰劑(12 例) ,在消退訓(xùn)練中 ,兩組焦慮癥狀均降低 。 在后續(xù)測(cè)試中 , 育亨賓組比安慰劑組的幽閉恐懼和焦慮癥狀降低更為明顯 。
4 總結(jié)
前述臨床研究及基礎(chǔ)研究表明 ,NE 調(diào)節(jié)消退記憶的理論有兩種方式應(yīng)用于臨床治療焦慮障礙。第一種通過(guò)系統(tǒng)注射 β 受體阻滯劑普萘洛爾降低 NE信號(hào)通路活性,在暴露于恐懼相關(guān)環(huán)境中時(shí)減低焦慮癥狀。在發(fā)生創(chuàng)傷事件后立即給予普萘洛爾,可以促進(jìn)癥狀快速恢復(fù) ,降低 PTSD 的發(fā)病率。 在慢性 PTSD 患者中激活創(chuàng)傷記憶后立即給予普萘洛爾 , 會(huì)降低創(chuàng)傷記憶產(chǎn)生的焦慮。在消退訓(xùn)練之前給予普萘洛爾會(huì)降低消退訓(xùn)練中的焦慮癥狀 ,并減低無(wú)藥狀態(tài)下的焦慮癥狀。 急性大量給予糖皮質(zhì)激素可以減低恐懼環(huán)境產(chǎn)生的焦慮,阻礙 PTSD 的發(fā)展,增加消退訓(xùn)練的成功率 。第二種方式是通過(guò)系統(tǒng)注射育亨賓增加 NE 水平,從而調(diào)節(jié) NE 系統(tǒng)活動(dòng)性。育亨賓可以增加焦慮水平,尤其是對(duì)患有疼痛障礙和 PTSD 的患者,經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致疼痛和閃回。因此,聯(lián)合育亨賓和消退訓(xùn)練可以增加治療效果。消退訓(xùn)練前給予育亨賓可以增加恐懼記憶消退,并且在消退訓(xùn)練后立即給予 NE 也有效果,提示 NE 可以增強(qiáng)消退記憶的鞏固 。目前,雖然育亨賓作為藥物方法可能有其臨床應(yīng)用,但是其臨床試驗(yàn)并沒(méi)有大量開(kāi)展。因?yàn)榕R床上消退訓(xùn)練并不能全部按計(jì)劃進(jìn)行 ,而且焦慮水平也可能比預(yù)期的高,造成了患者需要反復(fù)持續(xù)治療,或者在反復(fù)治療時(shí)患者并沒(méi)有相關(guān)焦慮減低的顯現(xiàn) ,無(wú)法成功消退。臨床研究的局限在于無(wú)法確保消退訓(xùn)練中消退是否成功 ,從而不能確認(rèn)藥物是否有效。