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基本信息

Title:The human amygdala in threat learning and extinction

發(fā)表時(shí)間:2026-03-25

發(fā)表期刊:Science Advances

影響因子:12.5

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研究背景

在面臨威脅時(shí)形成的記憶往往異常頑固，且極難被消除。這種“難以遺忘的恐懼”正是創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙（PTSD）和各類焦慮癥的核心臨床痛點(diǎn)。

在動(dòng)物模型中，研究者早已達(dá)成共識(shí)：杏仁核（尤其是基底外側(cè)復(fù)合體）是支持快速獲取和長期表達(dá)線索條件性威脅反應(yīng)的關(guān)鍵深部腦區(qū)。然而，在健康人類中，杏仁核在巴甫洛夫威脅學(xué)習(xí)中的因果作用卻一直缺乏直接證據(jù)，甚至在神經(jīng)影像學(xué)領(lǐng)域引發(fā)了長期的爭議。部分功能磁共振成像（fMRI）研究觀察到了強(qiáng)烈的杏仁核激活，而另一些研究則幾乎沒有發(fā)現(xiàn)任何信號(hào)。此外，罕見的杏仁核損傷患者數(shù)據(jù)也因?yàn)榇竽X長期的代償性重組而變得難以解釋。

為了打破這一僵局，研究者需要一種能夠在健康人類中對深部腦區(qū)進(jìn)行高時(shí)空分辨率、非侵入性調(diào)控的工具。在這項(xiàng)發(fā)表于 Science Advances 的研究中，研究團(tuán)隊(duì)引入了經(jīng)顱超聲刺激（TUS）技術(shù)。通過在經(jīng)典的巴甫洛夫威脅條件反射任務(wù)中精準(zhǔn)靶向雙側(cè)杏仁核，這項(xiàng)工作試圖徹底厘清：人類杏仁核究竟是否直接參與了威脅記憶的快速形成與后續(xù)消退？

研究核心總結(jié)

研究團(tuán)隊(duì)招募了健康成年受試者，要求他們學(xué)習(xí)特定的視覺線索（蛇的圖片）與令人不適的電擊之間的關(guān)聯(lián)。在學(xué)習(xí)過程中，研究者利用 TUS 對受試者的雙側(cè)杏仁核（實(shí)驗(yàn)一）或作為對照的海馬體（實(shí)驗(yàn)二）進(jìn)行精準(zhǔn)的超聲神經(jīng)調(diào)控，并全程記錄皮膚電反應(yīng)（SCR）作為條件性威脅反應(yīng)的生理指標(biāo)。

一、杏仁核超聲刺激選擇性減緩早期威脅學(xué)習(xí)

在沒有真實(shí)超聲刺激的假刺激（sham）基線條件下，受試者能夠非常迅速地建立威脅條件反射，在最初的幾次試驗(yàn)中就能在生理上區(qū)分威脅線索和安全線索。然而，當(dāng) TUS 靶向雙側(cè)杏仁核時(shí)，受試者在早期階段獲取威脅反應(yīng)的速度顯著變慢。

這種干擾效應(yīng)具有高度的時(shí)間特異性和腦區(qū)特異性。它僅僅發(fā)生在學(xué)習(xí)的早期階段（此時(shí)預(yù)測誤差最大），且在靶向海馬體時(shí)并未出現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)直接回應(yīng)了 fMRI 研究中的爭議：杏仁核的參與是高度時(shí)間敏感的，它專門負(fù)責(zé)在面對突發(fā)威脅時(shí)推動(dòng)最初的快速學(xué)習(xí)。

Fig 1. 經(jīng)典的巴甫洛夫威脅條件反射任務(wù)流程，以及在假刺激基線條件下，受試者皮膚電反應(yīng)隨試驗(yàn)次數(shù)變化的典型學(xué)習(xí)與消退動(dòng)態(tài)曲線。

更關(guān)鍵的是，杏仁核在學(xué)習(xí)階段的活動(dòng)，直接決定了這段記憶在未來的“韌性”。在獲取階段結(jié)束后，研究者停止了 TUS 刺激，并進(jìn)入消退訓(xùn)練階段（僅呈現(xiàn)線索，不給電擊）。

結(jié)果表明，那些在杏仁核 TUS 干擾下形成的威脅記憶，在后續(xù)的消退階段消失得更快。受試者的生理反應(yīng)比對照組更早地降至安全基線水平。這說明，杏仁核不僅負(fù)責(zé)“記住恐懼”，它在記憶形成時(shí)賦予的某種情感標(biāo)簽，正是導(dǎo)致后續(xù)威脅記憶難以被抹除的根本原因。

Fig 2. 個(gè)體化超聲靶向定位及行為結(jié)果表明，與假刺激相比，針對杏仁核的 TUS 顯著抑制了早期的威脅獲取，并導(dǎo)致隨后的恐懼消退過程加速。

除了生理指標(biāo)，研究者還在任務(wù)結(jié)束后測量了受試者的陳述性記憶。受試者需要回憶并評估每個(gè)線索伴隨電擊的真實(shí)概率。

數(shù)據(jù)表明，接受杏仁核 TUS 的受試者顯著高估了威脅線索的后顧性電擊概率。這提示我們，正常的杏仁核功能不僅用于觸發(fā)恐懼反應(yīng)，還支持著基于實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的精確威脅預(yù)測。當(dāng)這一網(wǎng)絡(luò)被超聲脈沖干擾時(shí)，大腦會(huì)形成一種不夠校準(zhǔn)、更為泛化的聯(lián)結(jié)記憶表征。

Fig 3. 任務(wù)結(jié)束后的主觀回憶評分顯示，杏仁核超聲刺激導(dǎo)致受試者對威脅概率的評估出現(xiàn)顯著偏差，無法像對照組那樣精準(zhǔn)錨定真實(shí)的電擊概率。

為了探究上述行為背后的潛在計(jì)算機(jī)制，研究者將試驗(yàn)級(jí)別的皮膚電數(shù)據(jù)擬合到了分層強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型中。模型結(jié)果顯示，杏仁核 TUS 并沒有損害受試者全局的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)能力（共享學(xué)習(xí)率未變），而是專門改變了受試者的“情緒學(xué)習(xí)狀態(tài)”。

在正常情況下，人類面對威脅時(shí)會(huì)表現(xiàn)出一種生存本能式的偏差：學(xué)得極快，忘得極慢。而杏仁核 TUS 顯著削弱甚至逆轉(zhuǎn)了這種偏差，使得受試者的學(xué)習(xí)率在獲取階段降低，而在消退階段升高。這從計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的角度證實(shí)，杏仁核的核心功能是為大腦的價(jià)值更新系統(tǒng)施加一種持久的情緒狀態(tài)約束。

Fig 4. 強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型的參數(shù)估計(jì)結(jié)果。右側(cè)圖表清晰展示了杏仁核 TUS 如何打破了大腦默認(rèn)的“快速獲取、緩慢消退”的情緒學(xué)習(xí)狀態(tài)偏差。

研究意義

這項(xiàng)研究在理論和方法學(xué)上都具有重要價(jià)值。理論上，它為人類杏仁核在威脅學(xué)習(xí)中的因果作用提供了決定性證據(jù)，明確了杏仁核在早期快速學(xué)習(xí)和賦予記憶“抗消退”特性中的核心地位。它提出的“情緒學(xué)習(xí)狀態(tài)”計(jì)算框架，巧妙地將恐懼的獲取與消退統(tǒng)一在了同一個(gè)機(jī)制解釋下。

在方法學(xué)與臨床轉(zhuǎn)化方面，該研究證明了經(jīng)顱超聲刺激（TUS）作為一種新興的非侵入性深部腦刺激技術(shù)，能夠以極高的時(shí)空精度安全地調(diào)控人類深部腦區(qū)。由于 PTSD 和嚴(yán)重焦慮癥的本質(zhì)正是病理性的威脅記憶拒絕消退，這項(xiàng)工作為未來開發(fā)基于 TUS 的精準(zhǔn)神經(jīng)調(diào)控療法打開了全新的想象空間：或許在不久的將來，我們能在心理治療的關(guān)鍵窗口期，通過無創(chuàng)“聲控”杏仁核，幫助創(chuàng)傷患者真正卸下恐懼的重?fù)?dān)。

分享人：飯鴿兒

審核：PsyBrain 腦心前沿編輯部

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