鑽石舞台

我們經常會被身邊突然出現的聲音、觸碰等刺激「嚇一跳」，這種行為被稱為驚跳反射（startle reflex）。這是一種哺乳動物所擁有的高度保守的本能防禦行為，它發生在原地凍結（freezing）、逃跑（flight）、打鬥（fight）等其它防禦動作發生之前。一個突然的聲音或觸覺刺激即可在數毫秒時間內快速誘發驚跳反射，該反射的出現可以將機體諸多反應緊急調動起來，如肌肉收縮，腎上腺素飆升，心率提高等，為後續進一步的防禦反應做好準備。驚跳反射行為的異常與創傷後應激障礙症（Post-traumatic stress disorder, PTSD）、恐慌症（Panic disorder, PD）等精神類疾病密切相關。儘管驚跳反射的重要性不言而喻，然而，目前關於控制驚跳反射的基本神經環路尚不清楚。

2021年11月04號，中國科學技術大學生命科學與醫學部熊偉教授課題組在Nature Communications在線發表了一項最新研究成果，標題為A brainstem reticulotegmental neural ensemble drives acoustic startle reflexes。在這項工作中，研究人員通過光遺傳、化學遺傳操縱、在體電生理記錄及環路示蹤等手段，發現了耳蝸核-腦橋尾側網狀核-脊髓運動神經元這條神經環路在調控驚跳反射行為中的重要作用。

研究人員首先通過c-fos染色及在體鈣信號記錄，發現聲音誘發的驚跳反射（Acoustic startle reflex, ASR）導致腦橋尾側網狀核（Reticulotegmental nucleus, RtTg）內的穀氨酸能神經元被大量激活，鈣信號顯著增強（圖1）。隨後，研究人員使用光遺傳及化學遺傳手段，發現特異性激活RtTg穀氨酸能神經元可以誘發小鼠產生典型的驚跳反射行為，而特異性抑制RtTg穀氨酸能神經元則可以降低小鼠的驚跳反射，並且不會影響運動協調、步態、感知覺等其它行為。

圖1. 聲音刺激誘發驚跳反射時，小鼠RtTg內穀氨酸能神經元被激活

接下來，研究人員對RtTg核團的上下游進行了病毒示蹤，發現RtTg直接接受來自耳蝸核（Cochlear nucleus, CN）的投射，其中CN是聲音信息傳入大腦的第一級接收核團。光遺傳/化學遺傳特異性激活/抑制CN-RtTg投射可誘發/抑制小鼠的驚跳反射（圖2）。進一步的病毒追蹤實驗結果表明，接受CN輸入的RtTg神經元直接投射到脊髓運動神經元（Spinal motor neurons），最終完成對頸部及四肢肌肉的控制。

圖2. RtTg核團接收來自耳蝸核CN的直接投射

綜上，這項研究鑑定了一條RtTg介導的控制驚跳反射的神經環路（圖3），研究結果加深了我們對本能防禦行為神經機制的認識，也為後續進一步研究創傷後應激障礙、恐慌症等疾病中出現的驚跳反射異常行為提供了新的方向。

圖3. 控制驚跳反射的神經環路示意圖

本論文的通訊作者是中國科學技術大學生命科學與醫學部熊偉教授。郭薇薇博士，范思佳博士為論文的共同第一作者。本研究也得到了中國科學技術大學周逸峰教授、薛天教授以及北京大學李毓龍教授的大力幫助。