Mol Psychiatry丨杨佳佳团队揭秘模拟太空情绪异常挽救新机制：Syn III介导rTMS调控前额叶皮层功能

长期太空任务中的心理健康问题是制约深空探索的关键挑战之一。宇航员在微重力、辐射、社会隔离、噪音与异常光周期等多重应激环境下，容易出现情绪障碍及社交行为异常，这不仅影响任务执行效率，也威胁其返回地面后的身心适应。尽管已有研究提示前额叶皮层（ PFC ）在情绪调控中起核心作用，但 太空复合环境如何影响其神经活动与分子网络，以及如何通过神经调控手段进行干预，机制仍不明确 。 重复经颅磁刺激（ rTMS ）作为一种非侵入性脑刺激技术，已被 FDA 批准用于抑郁症等精神疾病的临床治疗，并在模拟航天环境中展现出调节情绪与认知的潜力。然而， rTMS 在 太空环境下的作用靶点与分子机制 仍是未解之谜。

近日 ， 天津大学杨佳佳教授团队在国际神经科学 期刊Molecular Psychiatry上发表了题为

Syn III participated in rTMS-modulated emotional rescue in the prefrontal cortex under simulated space composite environment

研究团队 构建了模拟太空复合环境（ SSCE ）小鼠模型，以模拟长期航天任务中的多重应激。通过整合 全脑透明化成像、有限元模型分析、脑血流成像 ，系统揭示了前额叶皮层活性降低是情绪异常的关键。进一步结合 基因组学 与靶向基因操控技术 ，研究最终锁定突触蛋白 Syn III 是 rTMS 发挥情绪救援作用的核心分子靶点 。 结果 发现：

1. 太空环境降低前额叶皮层活性：为进一步探究 SSCE 对全脑神经活动的影响，研究采用 全脑透明化成像技术（ FDISCO ）结合 c-Fos 免疫标记，实现了对全范围神经元激活的高分辨可视化。 结果显示， SSCE 暴露 4 周后， 15 个脑区的 c-Fos 表达发生显著改变，涉及前额叶、海马、嗅球、丘脑、下丘脑、中脑及后脑等多个情绪与认知相关网络。其中，前额叶皮层（尤其是前边缘皮层 PL 和眶额皮层 ORB ）的神经元活性下降最为显著。前额叶作为情绪调控的 “ 最高司令部 ” ，其功能抑制被认为是 SSCE 诱发情绪异常的核心神经基础。

2. rTMS激活前额叶并改善脑血流异常：为进一步明确 rTMS 是否能够调控前额叶， 团队采用有限元建模构建了真实 小鼠头 模型，模拟磁场与感应电场分布。结果表明， rTMS 在脑中诱发的电场 可覆盖 前额叶皮层。 在体实验中，通过激光散斑成像与动脉自旋标记 MRI 发现， SSCE 暴露引起皮质大静脉血管直径增大、血管分支增多，提示脑血管结构重塑与血流动力学异常。而经过 2 周 10 Hz rTMS 干预后，这些异常被显著逆转，血管形态与血流分布恢复至接近对照组水平 。 这些结果从计算物理与生理影像双重角度证实： rTMS 不仅能激活前额叶神经元，还可调节太空环境引起的宏观脑血管异常。

3. Syn III是关键调控分子：为解析 rTMS 起效的分子机制，研究对 SSCE 暴露 2 周与 4 周的小鼠前额叶皮层进行了 转录组测序（ RNA-seq ）。差异表达基因分析显示，随着暴露时间延长，基因表达模式从氧化应激与能量代谢相关通路上调，逐渐转向突触结构与功能相关基因下调。在众多差异基因中，突触蛋白 Synapsin III （ Syn III ）的表达变化尤为引人注目：在 4 周 SSCE 暴露后，其 mRNA 与蛋白水平均显著升高，而 rTMS 干预可使其恢复至基线水平。 为验证 Syn III 是否参与 rTMS 的情绪调控作用，团队在 mPFC 区域进行了病毒介导的 Syn III 过表达与敲低。行为实验表明：在 SSCE 暴露背景下，过表达 Syn III 会削弱 rTMS 对抑郁样行为的改善作用； 敲低 Syn III 则在一定程度上模拟了 rTMS 的抗抑郁效应。这些结果提示， Syn III 是 rTMS 调控情绪行为的关键分子靶点。

4. Syn III与MAPK、PSD95、NR2B协同作用： 为进一步探索 Syn III 的作用机制，研究检测了多个突触相关蛋白的表达。结果显示， SSCE 暴露后： MAPK 表达显著上调， rTMS 可使其恢复正常； PSD95 与 NR2B 的表达在 SSCE 中下降， rTMS 可上调其表达。免疫荧光共定位分析显示， Syn III 与轴突标记蛋白 SMI312 共定位，且与 MAPK 存在共区域分布，提示它们可能在突触前与突触后协同作用。这些结果说明， rTMS 并非通过单一分子起作用，而是通过 与其他突触相关蛋白 共同促进突触可塑性与神经保护 。

该研究不仅在 模拟航天环境下 建立了 “ 环境  →  脑网络  →  分子靶点  →  行为干预 ” 的完整证据链，也为发展针对太空任务的情绪维持技术与地面抑郁类疾病的精准神经调控策略提供了全新靶点。

论文第一作者为天津大学医学院 助理研究员 梁蓉、 孟靓辉 博士，通讯作者为杨佳佳教授 、 明东教授。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41380-025-03393-3

制版人：十一

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