动物生存需要选择适当的行为来应对威胁，而防御反应失调与创伤后应激和恐慌症等精神疾病有关。威胁诱导的行为，包括冻结行为和逃避行为，由中央杏仁核的神经元回路控制。前额叶皮层（PFC）的异常激活模式与这些疾病有关，mPFC和BLA之间的双向投射是经典途径的一部分，该途径在习得性恐惧的获取和表达中得到了广泛研究。然而，高强度防御反应致使CeA神经元兴奋的来源尚不清楚。

近日，美国新奥尔良杜兰大学心理学系Jonathan P. Fadok研究团队在Nature上发表重要研究，使用了神经解剖学成像、在体钙成像、功能操作和电生理学来表征先前未知的，从背足（dorsal peduncular，DP）前额叶皮层到CeA的投射，阐明了调节防御反应的非经典的自上而下途径。

1. mPFC直接投射到内侧CeA

作者首先探索投射到CeA的mPFC亚区，观察到PrL和IL皮层仅有稀疏投射，而DP更多的投射到CeA中[Fig.1a-d]。DP是一个富含VGLUT1和VGLUT2亚型的异质核团，通过基因鼠发现，DP中VGLUT1和VGLUT2神经元主要投射到CeA的内侧（CeM）[Fig.1h-j]。另外，DP还投射到下丘脑背内侧区（DMH），但是DP到CeA和DP到DMH的投射在解剖学上是分离的[Fig.1o]。考虑到CeA在防御反应选择中的作用以及DP在应激反应中的作用，那么威胁是否会激活投射CeA的DP神经元？通过行为学：home cage对照、仅电击、电击-声音未配对组和条件恐惧组（FC）。FC组还通过接受化合物刺激物（SCS-FC）而诱发冻结行为和逃避行为。结果发现SCS-FC小鼠表现出明显的DP-CeA投射的激活[Fig.1q.r]。

2. 逃避行为激活DP-CeA神经元

接下来，作者在DP至CeA投射神经元中选择性表达GCaMP6f，并对自由运动小鼠的体内钙活性进行成像[Fig.2a-c]。经过条件训练后，小鼠表现出对声音（tone）的冻结行为增加，对白噪音（WN，伴随着足底电击发生）的逃跑行为增加（称为高威胁环境）[Fig.2d,e]。相反，当小鼠在从未发生电击的中性环境中暴露于相同的条件刺激时，主要表现为冻结行为（称为低威胁环境）[Fig.2m,n]。在高威胁环境中，投射CeA的DP神经元群在WN和足底电击期间最活跃，许多单个投射到CeA的DP神经元在诱发逃避行为的感觉时期特别活跃[Fig.2f-i]。值得注意的是，在低威胁环境中，WN诱导的激活减少，神经元反应在感觉时期更均匀地分布，并且在神经元对声音和WN的反应之间没有观察到显著差异[Fig.2o-r]。总之，这些数据表明，DP到CeA的神经元活动是环境相关的，并且与高强度威胁行为的感觉刺激更相关。

此外，研究人员还分析了神经元对逃避和冻结发作的反应。正如在高威胁情况下一样，逃跑开始后神经元活动显著增加，其激活与逃跑速度之间存在显著相关性[Fig.2s-u]。

3. DP-CeA神经元介导逃避行为

紧接着，作者利用光遗传学调控DP-CeA途径，抑制DP-CeA神经元显著增加了旷场检测（OFT）中心区的时间和次数。在高威胁环境中，抑制DP-CeA神经元显著降低了WN诱导的逃避水平[Fig.3c-e]。光遗传学抑制对低威胁环境中的防御行为没有影响，进一步表明DP-CeA途径的环境依赖性功能。此外，光遗传学激活DPVGLUT1-CeA诱导了实时位置偏好，并减少了线索诱导的冻结行为，但它对条件性逃避行为没有影响。然而，DPVGLUT2-CeA末端的光激活诱导了位置回避和降低了OFT中心区的进入次数。也显著降低了冻结水平，并显著提高了两种情况下的逃避行为[Fig.3]。总之，这表明DP-CeA通路对于条件性逃避行为是必要且充分的。

4. DP控制CeM对导水管周围灰质的输出

CeM输出神经元可以根据其动作电位发射特性进行分类，特别是，爆发放电（burst）和规则放电（regular）神经元支配参与逃避行为的背外侧和外侧PAG（dlPAG和lPAG）。而光遗传学激活投射到CeA的DP末端主要在burst和regular放电神经元中引发兴奋性突触后电流[Fig.4a-c]，这表明DP激活投射到PAG的CeM神经元并可能与逃避行为相关。进一步通过神经解剖学通路标记，量化PAG中DP-CeM标记的神经元投射，发现lPAG（调节逃避行为）具有最高密度的投射[Fig.4e-g]。

总结

本文中定义了一种新的自上而下的途径，从mPFC的DP区域直接投射到CeA，在控制防御行为中发挥重要作用。这种非典型的皮质边缘通路不同于已经研究充分的PrL和IL与BLA之间的相互通路，DP-CeA在高威胁情况下被特异性激活。DP谷氨酸能神经元通过投射到CeM来影响防御行为，CeM是杏仁核的输出核，协调对威胁的复杂反应。这些发现对于理解威胁处理的基本神经生物学具有重要意义。