神经科学前沿：缰核（habenula）中的5-羟色胺（serotonin）释放通过情绪传染（emotional contagion）促进心理韧性（resilience）
作者与发表信息
本研究由瑞士洛桑大学（University of Lausanne）的Sarah Mondoloni、Manuel Mameli团队主导，合作单位包括美国北卡罗来纳大学教堂山分校（University of North Carolina）、北京大学等。成果于2024年9月6日发表于《Science》期刊（Volume 385, Issue 1081-1086）。
学术背景
科学领域：研究属于情感神经科学（affective neuroscience）与行为神经生物学交叉领域，聚焦于情绪传染的神经机制及其对心理韧性的调控作用。
研究动机：人类和啮齿类动物在目睹同类遭受痛苦时会产生情绪传染（negative emotional contagion, NEC），这种间接经历可能影响个体对未来威胁的应对策略，但其神经机制尚不明确。外侧缰核（lateral habenula, LHB）是编码威胁和负性情绪的关键脑区，而5-羟色胺（5-HT）系统在情绪调节中具有重要作用。本研究旨在揭示NEC是否通过5-HT-LHB通路促进心理韧性。
关键背景知识：
1. LHB的过度神经元簇状放电（burst firing）与抑郁样行为相关；
2. 5-HT能神经元从缝核（raphe nucleus）投射至LHB，但其动态释放机制与行为关联未知；
3. 情绪传染在进化上可能具有适应性意义，但具体神经环路机制缺乏实验证据。
研究流程与实验设计
1. 行为学验证NEC诱导心理韧性
- 实验对象：野生型小鼠（C57BL/6J），分为旁观者（bystander, BY）和对照组（control, CTL），每组20只。
- NEC范式：BY组观察同笼伙伴（demonstrator）接受19次足底电击（20分钟内），CTL组观察无电击伙伴（图1A）。
- 行为分析：记录BY组的冻结（pause）、探查（investigation）和直立（rearing）行为。BY组表现出更长的冻结时间和更高的探查频率（图1B-C），且冻结-探查行为序列与后续心理韧性显著相关（图1I）。
- 心理韧性测试：24小时后对BY和CTL组施加不可逃避电击（inescapable foot shocks），再通过悬尾实验（tail suspension test, TST）评估绝望行为（immobility time）。结果显示BY组绝望行为显著低于CTL组（图1G），且效应持续7天，与观察到的电击次数呈剂量依赖（图S2F-G）。
2. 5-HT释放动态检测
- 创新技术：使用北京大学李毓龙团队开发的GRAB5-HT荧光传感器（图2B），结合光纤光度术（fiber photometry）实时监测LHB内5-HT释放。
- 结果：BY组在NEC期间LHB的5-HT释放显著增加（图2D），且与探查行为同步（图S2D）。光遗传激活缝核至LHB的5-HT投射可模拟NEC效应（图2E-I）。
3. 电生理机制解析
- 离体脑片记录：5-HT（1 μM）或选择性5-HT再摄取抑制剂西酞普兰（citalopram）均降低LHB神经元簇状放电（图3B-C）。BY组LHB神经元的自发放电和簇状放电指数（burst index）显著低于CTL组（图3E-F），且5-HT处理对BY组无叠加效应（图3G-H），提示NEC通过5-HT释放饱和了突触可塑性。
- 药理学干预：抑制5-HT合成酶（色氨酸羟化酶）的药物PCPA可阻断NEC对LHB放电的调控（图3J-K）。
4. 环路特异性操纵
- 光遗传学验证：在Sert-Cre小鼠中，激活缝核-LHB的5-HT投射（Chrimson）足以降低LHB簇状放电并诱导心理韧性（图4C-E）；而抑制该投射（eOPN3）则阻断NEC的保护作用（图4G-I）。
主要结果与逻辑链条
1. 行为层面：NEC通过特定行为模式（冻结-探查序列）预测心理韧性（图1I），且与直接经历电击的绝望行为形成鲜明对比。
2. 神经化学层面：NEC期间LHB的5-HT释放增加，且与探查行为同步（图2D），提示5-HT传递情绪信息。
3. 电生理层面：5-HT通过抑制LHB簇状放电（图3）阻断负性情绪编码，这一机制被NEC天然激活（图3G-H）。
4. 因果验证：操纵5-HT投射可双向调控心理韧性（图4），证实了该环路的必要性（eOPN3）和充分性（Chrimson）。
结论与意义
1. 科学价值：首次揭示情绪传染通过5-HT-LHB环路促进心理韧性的神经机制，提出“间接经历重塑情绪状态”的新模型。
2. 应用价值：为开发靶向5-HT-LHB的抗抑郁策略（如联合5-HT调节剂与LHB深部刺激）提供理论依据。
3. 理论创新：挑战传统“LHB过度激活导致抑郁”的单一观点，提出LHB活动模式（簇状放电 vs. 单放电）是情绪状态的动态标尺。
研究亮点
1. 技术创新：结合GRAB5-HT传感器（高时空分辨率）与行为-电生理-光遗传多模态技术。
2. 范式创新：设计NEC行为量化指标（冻结-探查序列），建立其与心理韧性的相关性（图1I）。
3. 概念突破：发现5-HT通过抑制LHB簇状放电实现“情绪缓冲”，而非单纯抑制或兴奋。
其他价值
研究提示，适度暴露于他人痛苦可能通过5-HT机制增强心理韧性，为创伤后应激障碍（PTSD）的预防性干预提供新思路。