【PNAS】恐怖心潮！陕师大韩静团队最新文章揭示海马内源性大麻素调控场景恐惧记忆范化的神经机制

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撰文：刘明哲_恐怖利刃

研究背景

一、恐惧记忆的泛化：大脑中的精妙平衡

恐惧记忆的泛化现象，在人类的感知记忆与语义记忆中普遍存在，动物模型中也展现出类似的机制。这种能力使生物体能够快速识别潜在危险信号，对相似情境作出迅捷反应。就像林间小鹿听见枯枝断裂声便倏然跃起，无需分辨究竟是掠食者的脚步声还是自然声响——这种本能的过度警觉，实则是进化赋予的生命保护机制。

然而这套精妙的预警系统有时会出现故障。当海马体中的神经回路调节失衡，恐惧记忆便会像滴入清水的墨汁般不受控制地扩散。创伤后应激障碍（PTSD）和焦虑症患者往往表现出病理性泛化特征——即便身处安全环境，杏仁核仍不断拉响虚假警报。科学家们通过啮齿类动物条件恐惧实验模型，逐渐揭开了场景恐惧记忆在突触可塑性与表观遗传层面的固化密码，这为发展基于记忆泛化的新型疗法提供了可能。

图片来源：Sangha等，Neurosci Biobehav Rev. (2020)

二、海马体的双稳态调节

数十年的研究已勾勒出海马体CA1、CA3区与齿状回（DG）在恐惧记忆编码、巩固与提取中的核心地位。这些区域如同精密的信号交换机，通过兴奋性神经投射调控着恐惧记忆的泛化程度。但近年研究发现，抑制性神经元的调节作用同样不可忽视——就像交响乐中既需要激昂的小提琴，也离不开低沉的大提琴来维持和谐。

齿状回CCK+ GABA能中间神经元就像记忆的"模糊滤镜"，能促进记忆泛化同时抑制细节分辨；而GABA-B受体介导的突触前抑制则如同"精准调焦器"，其功能受损会导致记忆边界模糊。这种兴奋-抑制的微妙平衡，让人想起道家阴阳相生的哲学——两者相克相生，共同塑造着记忆的清晰与泛化。

图片来源：Sun等，Nature (2020)

三、内源性大麻素系统的调节艺术

临床研究意外发现，大麻素制剂能显著改善PTSD症状。这引导科学家关注内源性大麻素（eCBs）系统——这套古老的内源性调控网络在中枢神经系统中扮演着多重角色。大麻素1型受体（CB1R）作为该系统的主要受体，在海马体中同时存在于GABA能与谷氨酸能神经元上，如同一个智能开关调节着局部神经环路。

有趣的是，使用AM251等CB1R拮抗剂能改善小鼠的恐惧泛化记忆；而外源性大麻素虽可减轻恐惧行为，但此效应又能被AM251逆转。这就像在神经元层面演奏着一首复调音乐——PV+中间神经元中的eCBs系统会促进应激记忆泛化，而杏仁核中的NMDA受体依赖的长时程增强（LTP）又受局部抑制性神经元动态调控以防止过度泛化。

图片来源：Lesuis等，Cell (2025)

2024年1月15日，《iScience》杂志在线刊登陕西师范大学韩静课题组的重要工作。在本研究中，他们展示了JZL195（一种脂肪酸酰胺水解酶和单酰甘油脂肪酶的双重抑制剂）能够增强小鼠在情境恐惧条件反射任务中的表现，并增加其在O型高架迷宫（EZM）开放臂中的停留时间。尽管JZL195对恐惧记忆的影响无法被大麻素受体拮抗剂抑制，但其在EZM上的作用似乎是通过CB1R介导的。同时，在JZL195处理期间，海马神经元活性提升；记忆巩固的关键期内，θ波振荡功率显著提高。这些结果表明，针对内源性大麻素系统进行干预具有治疗各种心理障碍的潜力。但是，有关海马中各类神经元CB1R是否及如何调节场景恐惧记忆范化，尚未可知。

图片来源：韩静课题组，iScience (2024)

2025年8月6日，《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》杂志在线刊登陕西师范大学韩静课题组的最新重要工作。通过细胞特异性CB1R基因敲除小鼠实验，他们揭示了令人惊奇的神经机制——GABA能神经元中的eCBs/CB1R信号通路竟在突触后锥体神经元产生"去抑制"效应，就像松开刹车般促进谷氨酸能突触可塑性。这种精妙的双重否定调节，恰是保证情境恐惧记忆适度泛化的神经基础。

这项发现不仅为理解恐惧记忆的神经生物学本质提供了新视角，更暗示着通过精准调控特定神经环路的兴奋-抑制平衡，或可开发出治疗创伤记忆障碍的全新策略。就像古代中医讲究的"调和阴阳"，现代神经科学正在解码大脑自身平衡恐惧记忆的古老智慧！

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恐惧记忆泛化上调海马CB1R表达

首先，为探究海马与CB1R如何参与恐惧记忆范化，作者引入经典恐惧记忆泛化范式，并进行了小幅修改（图1A）。小鼠在第一天于情境A中接受了三次0.75 mA电击，在第二天在没有电击的情况下测试其在情境A中的恐惧记忆，随后在第三天将小鼠暴露于相似的情境（情境B），以评估记忆泛化。小鼠在泛化测试中表现出显著的泛化恐惧记忆，特征为超过20%的冻结行为，此行为无雌雄差异（补充材料S1A–F）。

在此范式中，小鼠海马c-Fos的磷酸化水平在泛化测试后的阶段显著提高，c-Fos表达显著上调，CB1R的蛋白水平在泛化测试前显著下降，在泛化测试后的阶段有所恢复（图1B–E）。以上结果提示，海马神经元在恐惧记忆泛化过程中被激活，海马CB1R可能在恐惧记忆的形成和泛化中发挥重要作用。

那么，海马eCB/CB1R信号真的参与恐惧记忆的形成和泛化吗？

笔者注：CB1R（大麻素1型受体，Cannabinoid Receptor Type 1） 是人体内源性大麻素系统（endocannabinoid system, ECS）的核心组成部分，广泛分布于中枢神经系统，尤其在海马体、杏仁核、基底节和大脑皮层中高表达。它就像大脑中的“化学调度员”，负责调节神经信号的传递，影响记忆、情绪、疼痛感知和食欲等多种生理功能。

图1 恐惧记忆泛化上调海马CB1R表达

阻断GABA能神经元内源性大麻素信号改善恐惧记忆泛化

为回答以上问题，作者将小鼠在训练后随机分为两组（图2A），它们在泛化测试前30分钟注射了CB1R拮抗剂AM281（图2B）。无论是腹腔注射（i.p.，3 mg/kg）还是海马内注射（i.h.，50 ng/0.5 μL/侧，图2D和E），AM281都显著增加泛化测试中的战栗时间（图2B和F），且都降低区分指数（图2C和G）。

值得注意的是，CB1R亦可能参与恐惧记忆的形成而非记忆范化。为了排除这种可能性，作者改变了AM281处理与记忆测试之间的时间安排。在第一次实验中，他们在第二天的泛化测试前对小鼠进行AM281处理，然后在第三天进行场景恐惧记忆测试（补充材料S2A）。与之前结果类似，AM281处理后的小鼠在泛化测试中战栗时间增加，在场景B中的区分能力下降，但在第三天的场景A中的战栗时间未受影响（补充材料S2B）。在第二次实验中，小鼠在第二天场景A记忆测试前接受AM281处理，然后在第三天进行泛化测试。这种处理方案对泛化或区分没有影响，但增加场景记忆的表现（补充材料图S2C）。以上结果提示，阻断CB1R对恐惧记忆泛化的改善不太可能受恐惧记忆形成或表现所影响，而是反映了CB1R在记忆泛化和区分过程中的直接参与。

为了进一步验证以上假设，他们在泛化测试前注射了CB1R激动剂2-AG。与AM281作用相反，注射2-AG的小鼠在泛化测试中战栗时间减少，区分能力增强（补充材料S3 A和B）。

为探究特定细胞类型在其中的作用，作者引入条件性基因敲除（CKO）小鼠。这些小鼠在前脑谷氨酸能神经元（Glu-CB1R−/−）、GABA能神经元（GABA-CB1R−/−）或星形胶质细胞（GFAP-CB1R−/−）中选择性缺失CB1R，所有CB1R缺陷小鼠在恐惧条件训练期间均表现正常（补充材料S4 A–C）。在随后的测试中，与野生型对照组相比，只有GABA-CB1R−/−小鼠在场景B泛化测试中战栗行为有所增加（图2H–J），和区分能力有所降低（图2K–M），而Glu-CB1R−/−或GFAP-CB1R−/−小鼠并无明显差异。

综上所述，GABA能神经元eCBs/CB1R信号对抑制恐惧记忆的过度泛化是必要的。那么，海马作用于其中吗？

笔者注：AM281是一种选择性的CB1受体拮抗剂，广泛用于神经科学研究中，以研究内源性大麻素系统在各种生理和病理过程中的作用。它通过阻断CB1受体，抑制内源性大麻素（如2-AG和AEA）在中枢神经系统中的信号传导，从而影响与疼痛、情绪、学习和记忆等相关的多种行为。

图2 阻断GABA能神经元内源性大麻素信号改善恐惧记忆泛化

海马eCBs/CB1R调控恐惧记忆范化需要GABAA受体

为回答以上问题，作者采用化学遗传学方法，将AAV-DIO-hM3Dq-mCherry或AAV-DIO-mCherry病毒注射至Gad2-Cre转基因小鼠海马，通过CNO特异性激活海马GABA能神经元（图3A及补充材料图S5 A和B）。在泛化测试中，表达hM3Dq-mCherry的小鼠表现出显著增加的战栗行为和降低的辨别能力（图3B和C）。相比之下，接受生理盐水处理的小鼠在泛化或辨别方面没有任何变化（补充材料图S6 A–C）。以上结果提示，在海马中特异性激活GABA能神经元足以改善情境恐惧记忆的泛化，这与阻断GABA能神经元CB1R时观察到的表型相似，提示阻断CB1R引起的恐惧记忆泛化改善可能通过增强海马锥体神经元的GABA能抑制通路所介导。

在海马局部抑制通路中，GABAA受体是锥体神经元的主要突触后受体，发挥海马内GABA传递的关键作用。为探究GABAA受体功能，作者在AM281处理前将GABAA受体拮抗剂Bicuculine局部施加到海马中。如前述结果所示，在场景B泛化测试中，仅注射AM281的小鼠表现出显著增加的冻结行为。而且， 低剂量（3 ng/0.5 μL/侧）或高剂量（4.5 ng/0.5 μL/侧）Bicuculine处理消除了AM281对战栗行为（图3D）和辨别指数（图3F）的影响。相反，海马内施加Muscimol（GABAA受体激动剂）增加了AM281对场景恐惧记忆泛化的影响，导致与AM281和Muscimol共处理的小鼠战栗行为增加和辨别指数降低（图3 E和G）。

以上结果表明，海马内源性大麻素/CB1R信号通路通过调节突触后GABAA受体来调控恐惧记忆的泛化。

笔者注：GABAA受体是中枢神经系统中主要的抑制性神经递质受体，介导γ-氨基丁酸（GABA）的快速抑制效应。其亚基多样性和药理学特性为神经精神疾病治疗提供了重要靶点，但也带来副作用（如依赖、耐受）挑战。研究特定亚基功能有助于开发更精准的药物。

图3 海马eCBs/CB1R调控恐惧记忆范化需要GABAA受体

恐惧记忆泛化改变eCBs/CB1R相关的GABA能突触传递和神经可塑性

研究表明，海马GABA能突触传递的去抑制效应影响场景恐惧记忆。然而，GABA能突触传递在泛化测试期间是否发生变化，以及海马中的相关通路是否对恐惧记忆泛化至关重要，仍不明确。

为探究CB1R介导场景恐惧记忆泛化的突触机制，作者对从预测试、后测试和AM281处理组小鼠提取的急性海马切片CA1锥体神经元进行了全细胞膜片钳记录，记录了诱发的抑制性突触后电流（eIPSCs；图4A）。

研究已知，eCB从突触后神经元释放，并与位于GABA能神经元上的突触前CB1R结合，引发去极化诱导的去抑制（DSI）。作者发现预测试小鼠组与非刺激对照组之间的DSI幅度存在显著差异（补充材料S8 A和B）。在泛化测试后，他们观察到eIPSCs的DSI幅度显著增加，这与对照组的观察结果相似。正如预期，后测试组中的这种现象被CB1R拮抗剂AM281有效阻断（图4B）。

此外，他们分析了IPSCs的输入-输出曲线，发现后泛化测试组的曲线没有变化（补充材料图S9B）。他们还分析了微型抑制性突触电流（mIPSCs）和脉冲配对比（PPR）。预测试组的小鼠mIPSC频率高于非刺激对照组，而在泛化测试后，mIPSC的频率显著低于测试前，而这一减少在测试前施用AM281后被完全消除（图4C），这提示GABA能突触传递的变化非常复杂，并与海马锥体神经元中的CB1R密切相关。然而，mIPSC的幅度并未受到泛化测试或AM281处理的影响（补充材料S9C）。此外，与预测试组相比，后测试组的PPR显著增加，但这一增加在施用AM281后被有效逆转（图4D），高PPR值指示突触前囊泡释放概率较低。

综上所述，情境恐惧泛化改变了CA1锥体神经元的抑制性突触传递和可塑性，并且eCBs/CB1R通路参与了这些过程。

笔者注：脉冲配对比率（PPR） 是神经科学中用于衡量突触可塑性的重要指标，通常用于研究短时程突触可塑性（Short-Term Plasticity, STP），如短时程增强（Short-Term Facilitation, STF）或短时程抑制（Short-Term Depression, STD）。它通过比较两个连续刺激（配对脉冲）引起的突触后反应幅度来评估突触前释放概率的变化。PPR通常被认为与突触前囊泡释放能力成反比。

图4 恐惧记忆泛化改变eCBs/CB1R相关的GABA能突触传递和神经可塑性

GABA-CB1R通路参与恐惧记忆泛化诱发海马长时程增强（LTP）

最后， 为进一步深入了解eCB/CB1R依赖的抑制性信号对恐惧记忆泛化的影响，作者在恐惧泛化测试前后，在体记录背侧海马CA1区对由CA3刺激引发的场兴奋性突触后电位（fEPSPs）（图5A）。如图5B和补充材料S10A所示，后测试组的fEPSPs在50毫秒时PPR增加。然而，前测试组和后测试组fEPSPs输入-输出（I-O）曲线之间没有发现差异（补充材料S10B），这表明在兴奋性突触水平上正常的基础传递。

接下来，作者探究通过Schaffer侧支-CA1通路的长时程增强（LTP）是否受到泛化的影响。通过HFS，他们在naive小鼠中成功诱导LTP（128.66% ± 18.35）；此LTP在恐惧条件训练和暴露于场景A之后被阻断（补充材料S11A）。有趣的是，暴露于场景B诱发HFS诱导的新LTP产生（图5C），此现象被AM281（3 mg/kg，腹腔注射）或CB1R特异性缺失所阻断（图5D）。

为直接探究GABAA受体在其中的作用，作者于小鼠海马内注射（4.5 ng/0.5 μL/侧）bicuculline。他们发现，在未进行泛化测试的野生型小鼠中施用bicuculline导致了HFS-LTP的产生（图5E），这与暴露于场景B的促进效应相似。此外，这种与bicuculline相关的HFS-LTP在GABA能神经元特异性CB1R条件缺失小鼠中并未消失（图5F），这表明CKO小鼠无法改变上述过程。

总体而言， GABAA受体的抑制促进了在记忆泛化测试后生成LTP，这一过程位于内源性大麻素/CB1R信号的下游。此外，这些发现表明，在恐惧记忆泛化测试期间，激活内源性大麻素/CB1R信号通路抑制了GABA能传递，从而促进了背侧海马谷氨酸能传递的HFS-LTP，并抑制了恐惧记忆的过度泛化。

图5 GABA-CB1R通路参与恐惧记忆泛化诱发海马长时程增强（LTP）

本文的局限性

本篇文章非常具有新颖性，但存在部分局限性：

1、药理学+行为学方面，海马施加AM281不仅仅会作用于局部环路突触前的CB1R，还会作用于外部投射突触前的CB1R，参与行为的机制可能有很多。海马施加bicuculine也是一样，阻断了锥体神经元的GABAA受体，也阻断了GABA能神经元的GABAA受体，参与行为的机制也可能有很多。所以，通过图3的结果，并不能简单得到“eCBs/CB1R signaling pathway modulates fear memory generalization through the modulation of postsynaptic GABAA receptors”这一结论的。严谨来讲，需要特异性敲低海马锥体神经元的GABAA受体，以及特异性敲低海马GABA能神经元的CB1R，再看行为学影响。

2、eCBs/CB1R的作用和GABAA受体的作用可能是并行的，并不一定是eCBs/CB1R通过GABAA受体发挥作用，其从属关系有待进一步探究。

3、电生理记录海马锥体神经元也是一样的，eCBs/CB1R可能作用于海马GABA能输入，亦可能作用于其他脑区到海马的GABA能输入，甚至有可能作用于海马GABA能神经元的突触前。严谨来讲，需要通过光遗传学激活海马GABA能神经元，记录海马锥体神经元的light evoked IPSC，再通过特异性敲低海马GABA能神经元的CB1R来探究其作用。

4、即使以上结论是严谨的，恐惧记忆泛化改变eCBs/CB1R相关的GABA能突触传递和神经可塑性。那么，改变eCBs/CB1R相关的GABA能突触传递和神经可塑性不一定影响恐惧记忆泛化。需要更多实验探究海马锥体神经元GABA能突触神经可塑性（尤其是局部环路）对恐惧记忆泛化的影响。

总结

记忆泛化使生物体能够适应新环境，但恐惧或创伤经历的过度泛化可能对生存产生不利影响，并导致各种心理障碍的发生发展。然而，恐惧记忆泛化的细胞和分子机制，特别是在海马区的机制，依然未知。

在本研究中，作者通过小鼠恐惧记忆泛化模型，探究内源性大麻素（eCBs）介导GABA能突触输入在调节情境恐惧记忆泛化中的作用。他们发现，海马CA1区CB1R的药理学阻断或基因干扰可引起场景恐惧记忆过度泛化，而不是恐惧记忆的表达。条件性基因敲除结果显示，CB1R在GABA能神经元中的作用与上述过度泛化紧密相关，但在谷氨酸能神经元或星形胶质细胞中则无此作用。此外，eCBs/CB1R信号通路在泛化过程中调节了抑制性突触的活性和可塑性，eCB依赖的CA1锥体神经元长期增强（LTP）受上述机制调节，表明CB1R在中间神经元中去抑制作用的重要性。

本文阐释eCBs/CB1R信号通路如何通过控制海马锥体神经元的抑制性输入以调节恐惧记忆的辨别与泛化之间的平衡，为恐惧记忆范化等心理疾病提供理论基础和药物靶点，意义重大！

参考文献

Ge Q, Zhang J, Huo Q, Yu J, Zheng Q, Qian Z, Wei C, Jiang T, Liu Y, Liu Z, Ren W, Sun Z, Jia Z, Han J. Endocannabinoids inhibit contextual fear memory generalization via hippocampal GABAergic synaptic transmission. Proc Natl Acad Sci U S A. 2025 Aug 12;122(32):e2423974122. doi: 10.1073/pnas.2423974122. Epub 2025 Aug 5. PMID: 40763027.