齧齒類動物對危險的反應一般有：當機反應、打架行為、逃避行為。之前的研究發現VTA（腹側背蓋區）對這些防禦性行為有重要的作用。但是VTA中谷氨酸能神經元在先天防禦行為中是否起到作用尚不明确。
基于此，來自美國國立藥物濫用研究所的Marisela Morales教授課題組在2020年5月21日在Neuron上發文，發現VTA的谷氨酸能神經元在先天性防禦行為中扮演了重要的角色。這樣的危險性刺激資訊是通過上遊的下丘腦外側區（LHA）中的谷氨酸能神經元投射到VTA中的谷氨酸能神經元介導的。
首先，為了探究TVA中谷氨酸能神經元在先天躲避行為中扮演的角色，作者利用Caspase-3選擇性凋亡VTA中谷氨酸能神經元，并對小鼠進行陰影視覺刺激實驗（模拟天敵）和天敵氣味暴露實驗（10%TMT），結果發現VTA谷氨酸能神經元被清除後小鼠躲避行為有明顯的缺失。而清除VTA的GABA能神經元并沒有相似的影響。
随後，研究人員利用光纖記錄系統檢測VTA谷氨酸能神經元在先天逃避行為中的活動性。結果發現，在陰影視覺刺激出現或者TMT氣味出現時，小鼠的VTA的谷氨酸能神經元活動性有明顯的升高。
盡管在之前的研究中發現VTA谷氨酸能神經元也可以被糖水這樣的需求性線索激活，但是在利用同一批小鼠進行獎勵和威脅兩個實驗發現，VTA谷氨酸能神經元對威脅線索的響應遠大于對欲求獎勵線索的刺激。利用化學遺傳抑制VTA谷氨酸能神經元後發現小鼠的逃避防禦行為有明顯的下降，說明VTA谷氨酸能神經元可以調控先天躲避行為。
為了探究VTA谷氨酸能神經元是接受哪一個上遊腦區的單突觸連接配接，作者利用逆向追蹤染料Fluoro-Gold和RNA原位雜交染色技術發現VTA主要接收來自上遊LHA的谷氨酸神經元的投射。接下來利用電鏡觀察和超微結構分析技術發現,LHA的多個谷氨酸能神經元的軸突可以與下遊VTA中的單個谷氨酸能神經元形成突觸連接配接，這說明LHA谷氨酸能神經元對下遊VTA的谷氨酸能神經元起到興奮性調節。
之後，為了探究LHA谷氨酸能神經元投射到VTA谷氨酸能神經元該環路受到陰影視覺刺激後的逃避行為（escape）。作者利用光遺傳學LHA注射光敏蛋白病毒标記谷氨酸能神經元并在VTA植入光纖，在陰影視覺刺激時激活或者抑制該投射，并發現激活該神經環路顯著增加小鼠的逃跑次數和速度，而抑制該神經環路則有剛好相反的影響。
接下來，研究人員将實驗環境中加入躲避場所，觀察小鼠在受到陰影視覺刺激後的躲藏（hide）行為。結果發現，盡管激活該環路可以增加小鼠的逃跑行為，但是卻會減少小鼠的躲藏行為，這表明激活該環路破壞了小鼠對躲避場所保有的‘安全感’。
綜上，LHA-VTA谷氨酸神經通路主要作用在小鼠的逃避行為，而非躲藏行為。相似的，研究人員利用強迫遊泳實驗再次驗證該環路在逃避行為中的功能：激活該環路可以顯著減少小鼠的不動時間，抑制該環路有明顯的相反的效果。同樣的，将小鼠暴露在TMT環境中後并抑制該神經環路可以顯著增加小鼠逃跑的潛伏期，而将小鼠暴露在檸檬氣味這樣的中性環境中激活該環路便可以縮短小鼠的逃跑潛伏期。
上述三個實驗從多角度證明了LHA谷氨酸神經元投射到VTA谷氨酸神經元這一神經環路在逃避行為中扮演重要的角色。
最後，研究人員利用逆行追蹤病毒将GCamP6特異性的标記在投射到VTA的上遊LHA中的谷氨酸能神經元，并用光纖記錄系統觀察神經元活動性在不同行為學中的變化。結果發現LHA谷氨酸能神經元在陰影視覺刺激時有強烈的響應。同樣在聞到TMT相比于聞到檸檬有更加強烈的神經元活動性的升高。
為了再次驗證該環路在躲避行為中的必要性，研究人員結合光遺傳和化學遺傳，激活投射到VTA的LHA谷氨酸能神經元可以縮短小鼠聞到中性氣味時躲避的潛伏時間（即将中性氣味視為危險性氣味），而在同時抑制下遊VTA谷氨酸能神經元後又顯著增加小鼠味到中性氣味時的潛伏時間。這說明LHA谷氨酸能神經元投射到VTA谷氨酸能神經元這個特異性環路可以介導對危險刺激的響應并做出先天逃避反應。
參考文獻：
Barbano, M. F. et al. VTA Glutamatergic Neurons Mediate Innate Defensive Behaviors. Neuron 0, 1–15 (2020).
編譯作者：Soda（brainnews創作團隊）
校審：Simon（brainnews編輯部）