·“勇氣和后天的經(jīng)驗可能有助于我們克服極高的恐懼，在高處表現(xiàn)得更加積極和冷靜。但從我們目前對老鼠的研究來看，皮層下的快速響應神經(jīng)通道是導致先天恐高情緒的主要原因。高度刺激已經(jīng)啟動，不需要更高的認知中心進行分析判斷，不需要有意識的參與。因此，‘大膽’的人會不由自主地恐高。”

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，走不動路，被別人嘲笑為“膽小鬼”。事實上，科學家發(fā)現(xiàn)生物界廣泛存在極高的恐懼。最近，一項研究揭示了幾種先天恐高的關(guān)鍵神經(jīng)機制。

這項研究于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/潘逸萱團隊，來自華東師范大學生命科學學院。這項研究對先天恐高反應進行了研究，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。

在這項研究中，研究人員根據(jù)人類的恐高反應和行為特點，制定了一系列高臺試驗，觀察老鼠的恐高反應。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，如畏縮和顫抖。隨后，研究人員探索恐高反應神經(jīng)機制，如實驗設計、化學和基因干擾以及生理檢查。

研究人員制定了各種高臺試驗，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。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，其中黃色通道介導恐高反應，綠色通道抑制恐高反應。受訪者提供圖片

研究人員如何通過實驗探索恐高神經(jīng)系統(tǒng)？恐高是恐高癥嗎？老鼠的恐高反應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，本報科技最近采訪了華東師范大學生命科學學院的共同通信作者袁小兵教授。

【對話】

恐高是一種先天保護機制

澎湃科技：恐高癥的癥狀是什么？怎樣的反應才能被稱為“恐高癥”？

袁小兵(華東師范大學生命科學學院教授)：目前，在西方流行病學中，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。這些癥狀是個體對高度刺激的正常反應，不用擔心。

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治療。

第三類是恐高癥，約占人群的5%。特點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重影響，需要及時就醫(yī)。

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

袁小兵：恐高反應之所以是一種保護機制，是因為動物具有趨利避害的天性，而從高處墜落的風險是未知和不可控的。本能恐高反應的出現(xiàn)，使個人處于高處時，自然會產(chǎn)生緊張、警惕和有限的運動(無法行走)。不要過度隨意運動導致意外墜落，這會對個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物的保護機制。但正如我之前提到的，過度、非理性的恐懼和反應對個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：恐高是因為膽小嗎？現(xiàn)在對恐高反應神經(jīng)機制的解釋主要有哪些？

袁小兵：每個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。恐高癥患者中也可能有一般情況下膽子大的人。

但是，不可否認的是，勇氣和后天的經(jīng)驗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，皮層下的快速響應神經(jīng)通道是導致先天恐高情緒的主要原因。高度刺激已經(jīng)啟動，不需要更高的認知中心進行分析判斷，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，心理學家提出了一個假設，認為當一個人在高處向下看時，視覺系統(tǒng)很難察覺到，因為下面靜止的物體離眼球很遠，而只有增加身體擺動的幅度，這種身體偏移的平衡才能被視覺系統(tǒng)察覺到，身體擺動的幅度增加使前庭和身體感覺產(chǎn)生了強烈的身體不平衡信號。這個視覺系統(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。這個時候，個人很容易感到摔倒和頭暈，對摔倒的恐懼會誘發(fā)個人的恐懼。

根據(jù)這個假設，恐高反應相當于“恐遠”，但這個假設很難解釋為什么人們在觀察遠處的物體時不會感到類似的恐懼?？傊瑳]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恐高反應的？

袁小兵：在人類恐高的表現(xiàn)基礎上，我們主要觀察和實驗小鼠?？紤]到人在恐高的時候會心跳加快，運動受限，減少重心，減少恐懼，發(fā)抖，避免高處等反應，我們把老鼠放在高臺上，仔細觀察它們的表現(xiàn)，統(tǒng)計與人類反應相對應的指標，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，運動量減少，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發(fā)抖的表現(xiàn)。與此同時，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，m時會達到飽和是相似的。

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

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

你提到的第二個問題是一個非常有趣的問題，背后有一個復雜的神經(jīng)科學規(guī)律。與此相關(guān)的一個問題是，恐高是先天的還是后天的，以及后天的經(jīng)驗或?qū)W習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，而且暴露在高處也會增強后續(xù)的恐高反應。

在公布的這項工作中，我們使用實驗室環(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，這意味著我們可以在20歲。 在這樣一個簡單的環(huán)境中，cm的高臺觀察到了小鼠恐高反應的明顯原因。然而，在自然環(huán)境中，恐高反應的機制非常復雜。后天的經(jīng)驗和對環(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克服恐高，導致“飛檐走壁”和“上房揭瓦”。其背后是恐高反應的“適應”(或耐受)機制和高等認知活動對本能恐高反應的調(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驗來說，老鼠之間的個體差異是比較大的。雌性老鼠激素水平的變化可能會對實驗結(jié)論產(chǎn)生一定的影響。如果實驗結(jié)論盡可能穩(wěn)定，更傾向于選擇雄性老鼠進行實驗。

根據(jù)以往流行病學研究，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進行了初步的對比，發(fā)現(xiàn)雌鼠的恐高程度與雄鼠沒有明顯的區(qū)別。這可能是因為我們目前正在研究廣泛存在的本能(生理視覺高度失衡)恐高反應，而不是超過普通個人恐高水平的“視覺高度不耐受”水平反應。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)在恐高反應中起主導作用，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受試者的恐高反應。這時，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的發(fā)生中起著主導作用。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，抖動時間明顯下降等。另一方面，它證明了視覺系統(tǒng)在恐高反應中起著重要作用。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。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)在恐高反應中發(fā)揮主導作用。

澎湃科技：從而探索了顯像視覺和非顯像視覺系統(tǒng)在恐高反應中的作用。你能介紹這兩個視覺系統(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景的詳細信息，如形狀、顏色、運動等。，并進一步與其他同時接受的感知信息捆綁在一起，形成一個可以“看到”的物體。與視覺不同的是，它參與了調(diào)節(jié)個人情緒、運動、生理反射、晝夜節(jié)奏等與“清晰”風景無關(guān)的功能。個人對這些視覺信號的刺激不會誘發(fā)“看到什么”的認知，但可以做出適當?shù)姆磻?/p>

外膝LGN是直接接受視網(wǎng)膜投射的重要腦部區(qū)域。解剖學可分為背側(cè)和腹側(cè)兩個亞區(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。而且化學遺傳抑制vLGN和vLGN-中腦導水管周圍灰質(zhì)（PAG，在一個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)機制上的特異性，而不是對其它恐懼(如面對捕食者)的反應？

袁小兵：根據(jù)我們的研究結(jié)果，恐高反應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，提醒上述核團和神經(jīng)環(huán)路起到負面調(diào)節(jié)恐高反應的作用。神經(jīng)機制之所以存在差異，可能是因為Looming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，不同種類的恐懼神經(jīng)機制也可能有相似之處，這需要進一步研究。

高恐高可以通過適應改進

澎湃科技：這項研究表明，在抑制vLGN-PAG回路之后，老鼠變得不畏高度，勇敢行動。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)，在通過化學遺傳學抑制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”的干預方法。然而，隨著對這一重要環(huán)路工作原理和調(diào)節(jié)機制的進一步研究和理解，我們希望找到一種安全有效的非侵入性恐高干預方法。

澎湃科技：對想要提高自己恐高反應的人，你有什么建議？

袁小兵：大多數(shù)人都希望在適當?shù)臅r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人的恐高水平，可能會避免受到相關(guān)“危險”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，有助于改善自己的恐高反應。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)機制。有助于制定預防和干涉恐高的措施。

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