很多人都感受到了在高處戰(zhàn)斗，心跳加快的感覺。更有甚者，他們會癱倒，走不動(dòng)路，被別人嘲笑為“膽小鬼”。事實(shí)上，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)生物界廣泛存在極高的恐懼。最近，一項(xiàng)研究揭示了幾種先天恐高的關(guān)鍵神經(jīng)機(jī)制。

這項(xiàng)研究于2024年5月3日在《自然與通信》中發(fā)表（Nature Communication）雜志上，題目是《介導(dǎo)男鼠先天恐高非圖像視覺神經(jīng)回路》(“A non-image-forming visual circuit mediates the innate fear of heights in male mice)，作者是袁小兵/潘逸萱團(tuán)隊(duì)，來自華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院。這項(xiàng)研究對先天恐高反應(yīng)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)小鼠大腦中的非顯像視覺系統(tǒng)引起了恐高反應(yīng)。

在這項(xiàng)研究中，研究人員根據(jù)人類的恐高反應(yīng)和行為特點(diǎn)，制定了一系列高臺試驗(yàn)，觀察老鼠的恐高反應(yīng)。他們發(fā)現(xiàn)，在幾十厘米高的平臺上，老鼠會表現(xiàn)出類似于人類的恐高反應(yīng)，如畏縮和顫抖。隨后，研究人員探索恐高反應(yīng)神經(jīng)機(jī)制，如實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、化學(xué)和基因干擾以及生理檢查。

研究人員制定了各種高臺試驗(yàn)，建立了小鼠恐高行為模式。受訪者提供圖片

研究表明，視覺輸入是老鼠高度反應(yīng)的重要因素，黑暗中的老鼠對極高的恐懼明顯減少。然而，通過進(jìn)一步分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，老鼠的恐高是一種更接近“本能”的反應(yīng)。它不依賴于初級視覺皮層的圖像形成視覺處理，而是依靠更不自覺的非圖像形成視覺回路。

這項(xiàng)研究決定了膝蓋狀體從大腦腹側(cè)外側(cè)（vLGN）外側(cè)/腹外側(cè)腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)（l/vlPAG）神經(jīng)元子集回路，并且發(fā)現(xiàn)一條上丘腦連接。（SC）到外后丘腦核（LPMR）亞皮視覺通道，它們對恐懼的發(fā)生和調(diào)節(jié)起著重要作用。

右上角是研究人員發(fā)現(xiàn)的兩條神經(jīng)通道的示意圖，其中黃色通道介導(dǎo)恐高反應(yīng)，綠色通道抑制恐高反應(yīng)。受訪者提供圖片

研究人員如何通過實(shí)驗(yàn)探索恐高神經(jīng)系統(tǒng)？恐高是恐高癥嗎？老鼠的恐高反應(yīng)如何幫助我們理解人類的恐高？性別對恐高有影響嗎？鍛煉勇氣能提高恐高嗎？為了回答這些問題，本報(bào)科技最近采訪了華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的共同通信作者袁小兵教授。

【對話】

恐高是一種先天保護(hù)機(jī)制

澎湃科技：恐高癥的癥狀是什么？怎樣的反應(yīng)才能被稱為“恐高癥”？

袁小兵(華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授)：目前，在西方流行病學(xué)中，恐高主要分為三類。第一類最常見，稱為生理視覺高度失調(diào)，會發(fā)生在每個(gè)人身上。主要疾病是心跳加快、膝蓋無力、顫抖、出汗、頭暈、步態(tài)不穩(wěn)等生理反應(yīng)。這些癥狀是個(gè)體對高度刺激的正常反應(yīng)，不用擔(dān)心。

第二類恐高被稱為視覺高度不耐受，約占人群的三分之一。易感人群暴露在高處時(shí)會表現(xiàn)出明顯的緊張和焦慮，有些人可能需要接受一定的干預(yù)治療。

第三類是恐高癥，約占人群的5%。特點(diǎn)是即使暴露在很低的高度，甚至只是想到自己在高處，也會有極高的非理性恐懼。這類人的日常生活受到恐高癥的嚴(yán)重影響，需要及時(shí)就醫(yī)。

澎湃科技：研究提到，每個(gè)人都有不同程度的生理反應(yīng)，這是一種內(nèi)在的保護(hù)機(jī)制。如何理解這個(gè)？

袁小兵：恐高反應(yīng)之所以是一種保護(hù)機(jī)制，是因?yàn)閯?dòng)物具有趨利避害的天性，而從高處墜落的風(fēng)險(xiǎn)是未知和不可控的。本能恐高反應(yīng)的出現(xiàn)，使個(gè)人處于高處時(shí)，自然會產(chǎn)生緊張、警惕和有限的運(yùn)動(dòng)(無法行走)。不要過度隨意運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致意外墜落，這會對個(gè)人造成很大的傷害甚至死亡。所以本能恐高很可能是一種自然賦予人和動(dòng)物的保護(hù)機(jī)制。但正如我之前提到的，過度、非理性的恐懼和反應(yīng)對個(gè)人的正常生活是不利的，這是我們希望通過研究解決的關(guān)鍵問題之一。

澎湃科技：恐高是因?yàn)槟懶?？現(xiàn)在對恐高反應(yīng)神經(jīng)機(jī)制的解釋主要有哪些？

袁小兵：每個(gè)人都有高度先天的恐懼，但情況不同，與“勇氣”沒有直接關(guān)系?？指甙Y患者中也可能有一般情況下膽子大的人。

但是，不可否認(rèn)的是，勇氣和后天的經(jīng)驗(yàn)或許可以幫助我們克服對極高的恐懼，在高處表現(xiàn)得更積極、更平靜。然而，根據(jù)我們目前對老鼠的研究，皮層下的快速響應(yīng)神經(jīng)通道是導(dǎo)致先天恐高情緒的主要原因。高度刺激已經(jīng)啟動(dòng)，不需要更高的認(rèn)知中心進(jìn)行分析判斷，不需要有意識的參與。所以“大膽”的人也會不由自主地恐高。

在日常生活中，多個(gè)感覺系統(tǒng)接受外部信息輸入，主要包括視覺、前庭和身體感覺系統(tǒng)，感受身體的狀態(tài)，共同維持身體平衡。多年前，心理學(xué)家提出了一個(gè)假設(shè)，認(rèn)為當(dāng)一個(gè)人在高處向下看時(shí)，視覺系統(tǒng)很難察覺到，因?yàn)橄旅骒o止的物體離眼球很遠(yuǎn)，而只有增加身體擺動(dòng)的幅度，這種身體偏移的平衡才能被視覺系統(tǒng)察覺到，身體擺動(dòng)的幅度增加使前庭和身體感覺產(chǎn)生了強(qiáng)烈的身體不平衡信號。這個(gè)視覺系統(tǒng)提供的平衡信息與前庭和身體感覺系統(tǒng)的信號發(fā)生沖突。這個(gè)時(shí)候，個(gè)人很容易感到摔倒和頭暈，對摔倒的恐懼會誘發(fā)個(gè)人的恐懼。

根據(jù)這個(gè)假設(shè)，恐高反應(yīng)相當(dāng)于“恐遠(yuǎn)”，但這個(gè)假設(shè)很難解釋為什么人們在觀察遠(yuǎn)處的物體時(shí)不會感到類似的恐懼?？傊?，沒有明確的理論來解釋恐高是什么感覺，是怎么形成的，涉及到什么感知機(jī)制。

小鼠也怕高

澎湃科技：能否介紹研究人員是如何在小鼠身上恢復(fù)恐高反應(yīng)的？

袁小兵：在人類恐高的表現(xiàn)基礎(chǔ)上，我們主要觀察和實(shí)驗(yàn)小鼠?？紤]到人在恐高的時(shí)候會心跳加快，運(yùn)動(dòng)受限，減少重心，減少恐懼，發(fā)抖，避免高處等反應(yīng)，我們把老鼠放在高臺上，仔細(xì)觀察它們的表現(xiàn)，統(tǒng)計(jì)與人類反應(yīng)相對應(yīng)的指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)老鼠在開放式高臺上的表現(xiàn)與人類相似，心跳加快，運(yùn)動(dòng)量減少，很少有后腿站立(減少重心)。減少自我整理，并表現(xiàn)出人們在恐懼和恐懼時(shí)發(fā)抖的表現(xiàn)。與此同時(shí)，我們分析了小鼠在不同高度的開放式平臺上的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)小鼠的恐高程度會提高到20。 在cm之后達(dá)到飽和，這也與生理視覺高度失調(diào)的人群高度提高到15-20 對于極高的反應(yīng)，m時(shí)會達(dá)到飽和是相似的。

澎湃科技：老鼠的恐高反應(yīng)和人類的恐高反應(yīng)有什么意義？我們都知道家里的老鼠可以“飛檐走壁”“上房揭瓦”。為什么實(shí)驗(yàn)中的老鼠在20區(qū)？ 類似恐高反應(yīng)會出現(xiàn)在cm的桌子上？

袁小兵：剛剛發(fā)表的這項(xiàng)工作主要與人類本能(生理)恐高反應(yīng)的機(jī)制有關(guān)，即普遍存在的恐高反應(yīng)原理。然而，我們?nèi)匀徊淮_定恐高癥涉及什么樣的病理機(jī)制。

你提到的第二個(gè)問題是一個(gè)非常有趣的問題，背后有一個(gè)復(fù)雜的神經(jīng)科學(xué)規(guī)律。與此相關(guān)的一個(gè)問題是，恐高是先天的還是后天的，以及后天的經(jīng)驗(yàn)或?qū)W習(xí)能否幫助我們克服極高的恐懼，目前仍有爭議。我們的研究發(fā)現(xiàn)，老鼠不僅有先天的恐高反應(yīng)，而且暴露在高處也會增強(qiáng)后續(xù)的恐高反應(yīng)。

在公布的這項(xiàng)工作中，我們使用實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中沒有受到高度刺激和養(yǎng)殖的老鼠來討論先天恐高反應(yīng)，這意味著我們可以在20歲。 在這樣一個(gè)簡單的環(huán)境中，cm的高臺觀察到了小鼠恐高反應(yīng)的明顯原因。然而，在自然環(huán)境中，恐高反應(yīng)的機(jī)制非常復(fù)雜。后天的經(jīng)驗(yàn)和對環(huán)境的熟悉程度可能會影響老鼠的表現(xiàn)和選擇，而生存的需求也可能迫切需要老鼠主動(dòng)克服恐高，導(dǎo)致“飛檐走壁”和“上房揭瓦”。其背后是恐高反應(yīng)的“適應(yīng)”(或耐受)機(jī)制和高等認(rèn)知活動(dòng)對本能恐高反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用。而且這正是我們下一步將努力研究和理解的問題。

澎湃科技：為什么要考慮使用男性小鼠來建立恐高行為模型？性別對恐高反應(yīng)有影響嗎？

袁小兵：用男性老鼠建立恐高模型的根本原因是對于行為實(shí)驗(yàn)來說，老鼠之間的個(gè)體差異是比較大的。雌性老鼠激素水平的變化可能會對實(shí)驗(yàn)結(jié)論產(chǎn)生一定的影響。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)論盡可能穩(wěn)定，更傾向于選擇雄性老鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

根據(jù)以往流行病學(xué)研究，女性在第二類視覺高度不耐受的人群中所占比例較高。目前我們對雌鼠和雄鼠的基本恐高反應(yīng)進(jìn)行了初步的對比，發(fā)現(xiàn)雌鼠的恐高程度與雄鼠沒有明顯的區(qū)別。這可能是因?yàn)槲覀兡壳罢谘芯繌V泛存在的本能(生理視覺高度失衡)恐高反應(yīng)，而不是超過普通個(gè)人恐高水平的“視覺高度不耐受”水平反應(yīng)。為了研究這些異?？指呤侨绾萎a(chǎn)生的，我們正在積極嘗試制造模擬“視覺高度不耐受”和“恐高癥”的小鼠模型。

非顯像視覺機(jī)制：恐高的關(guān)鍵

澎湃科技：研究人員首先發(fā)現(xiàn)視覺系統(tǒng)在恐高反應(yīng)中起主導(dǎo)作用，大家是如何發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象的？

袁小兵：在過去的研究中，研究人員可以通過使用虛擬視覺刺激來有效地誘導(dǎo)受試者的恐高反應(yīng)。這時(shí)，前庭和身體感覺的輸入并沒有積極參與對環(huán)境和高度的感知，所以我們猜測視覺在恐高反應(yīng)的發(fā)生中起著主導(dǎo)作用。為了探索視覺是否會在恐高中發(fā)揮關(guān)鍵作用，有必要通過改變環(huán)境來影響老鼠的視覺，然后評估其恐高水平。

因此，我們首先在明暗環(huán)境中進(jìn)行不同高度的高平臺檢測，發(fā)現(xiàn)在有光環(huán)境中，隨著高度的增加，老鼠恐懼的高水平不斷提高，直到高度提高到20。 cm達(dá)到飽和；然而，在黑暗環(huán)境中，隨著高度的增加，老鼠在開放式平臺上的表現(xiàn)并沒有明顯的變化，這是視覺在恐高反應(yīng)中發(fā)揮重要作用的有力證據(jù)。

在黑暗和明亮的環(huán)境中，我們也有30只老鼠。 分析cm開放式高臺前兩分鐘的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)小鼠在黑暗環(huán)境中的恐懼水平明顯下降，體現(xiàn)在對高臺邊緣的探索更多，抖動(dòng)時(shí)間明顯下降等。另一方面，它證明了視覺系統(tǒng)在恐高反應(yīng)中起著重要作用。此外，我們還研究了外周前庭系統(tǒng)和胡須引導(dǎo)的觸感。發(fā)現(xiàn)兩側(cè)外周前庭的輸入功能被破壞后，老鼠的恐高水平得到了增強(qiáng)。胡須被帶走后，老鼠的恐高水平?jīng)]有明顯變化，提醒視覺系統(tǒng)在恐高反應(yīng)中發(fā)揮主導(dǎo)作用。

澎湃科技：從而探索了顯像視覺和非顯像視覺系統(tǒng)在恐高反應(yīng)中的作用。你能介紹這兩個(gè)視覺系統(tǒng)的分類嗎？具體發(fā)現(xiàn)是什么？

袁小兵：最近的研究表明，視覺系統(tǒng)可以進(jìn)一步劃分為視覺系統(tǒng)和非視覺系統(tǒng)。其中，視覺系統(tǒng)的主要功能是傳遞和處理外部風(fēng)景的詳細(xì)信息，如形狀、顏色、運(yùn)動(dòng)等。，并進(jìn)一步與其他同時(shí)接受的感知信息捆綁在一起，形成一個(gè)可以“看到”的物體。與視覺不同的是，它參與了調(diào)節(jié)個(gè)人情緒、運(yùn)動(dòng)、生理反射、晝夜節(jié)奏等與“清晰”風(fēng)景無關(guān)的功能。個(gè)人對這些視覺信號的刺激不會誘發(fā)“看到什么”的認(rèn)知，但可以做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。

外膝LGN是直接接受視網(wǎng)膜投射的重要腦部區(qū)域。解剖學(xué)可分為背側(cè)和腹側(cè)兩個(gè)亞區(qū)，其中從背側(cè)外膝到視皮層V1的神經(jīng)環(huán)路是與概念相關(guān)的經(jīng)典視覺通道，而腹側(cè)外膝vLGN則與無意識非視覺視覺密切相關(guān)。我們的研究發(fā)現(xiàn)，切除或抑制視皮層后，不會阻擋老鼠的恐高反應(yīng)。而且化學(xué)遺傳抑制vLGN和vLGN-中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)（PAG，在一個(gè)與焦慮和恐懼非常相關(guān)的大腦區(qū)域之后，小鼠的高恐懼水平明顯下降，提醒非顯像視覺相關(guān)的神經(jīng)環(huán)路介紹高恐懼情緒的產(chǎn)生。

澎湃科技：恐高是否具有神經(jīng)機(jī)制上的特異性，而不是對其它恐懼(如面對捕食者)的反應(yīng)？

袁小兵：根據(jù)我們的研究結(jié)果，恐高反應(yīng)與其他先天恐懼有關(guān)，如與捕食者有關(guān)的Looming視覺刺激，其神經(jīng)機(jī)制存在明顯差異。一些研究發(fā)現(xiàn)，上丘SC及其投射到下游丘腦后外側(cè)核LPTN的神經(jīng)環(huán)路在從天而降的鷹等捕食者的視覺刺激中起著重要的正向調(diào)節(jié)作用。

但是我們意外地發(fā)現(xiàn)，抑制SC、在LPTN和SC-LPTN環(huán)路之后，小鼠的恐高水平均顯著增加，提醒上述核團(tuán)和神經(jīng)環(huán)路起到負(fù)面調(diào)節(jié)恐高反應(yīng)的作用。神經(jīng)機(jī)制之所以存在差異，可能是因?yàn)長ooming的視覺刺激來自上面的視覺，而下面的視覺刺激對恐高起著重要的作用。但是我們也不否認(rèn)，不同種類的恐懼神經(jīng)機(jī)制也可能有相似之處，這需要進(jìn)一步研究。

高恐高可以通過適應(yīng)改進(jìn)

澎湃科技：這項(xiàng)研究表明，在抑制vLGN-PAG回路之后，老鼠變得不畏高度，勇敢行動(dòng)。這是否意味著我們可以開發(fā)“恐高藥”？

袁小兵：我們發(fā)現(xiàn)，在通過化學(xué)遺傳學(xué)抑制vLGN-PAG的神經(jīng)環(huán)路后，老鼠的恐高水平明顯下降。然而，我們很難在人類中采取這種“侵入性”的干預(yù)方法。然而，隨著對這一重要環(huán)路工作原理和調(diào)節(jié)機(jī)制的進(jìn)一步研究和理解，我們希望找到一種安全有效的非侵入性恐高干預(yù)方法。

澎湃科技：對想要提高自己恐高反應(yīng)的人，你有什么建議？

袁小兵：大多數(shù)人都希望在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候克服恐懼，變得更加勇敢。目前，暴露療法是治療恐高癥的主要方法，包括脫敏和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。我們的初步調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，高處是否經(jīng)常暴露在工作中會影響個(gè)人的恐高水平，可能會避免受到相關(guān)“危險(xiǎn)”高度的刺激，而是暴露在相對安全、可以接受的高度，逐步適應(yīng)，有助于改善自己的恐高反應(yīng)。我們也希望我們的后續(xù)研究能夠更深入地理解恐高神經(jīng)機(jī)制。有助于制定預(yù)防和干涉恐高的措施。

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