6 神经可塑性
如前所述,磁共振成像显示,PTSD患者的海马、腹侧mPFC与背侧ACC体积较小。功能磁共振成像亦表明,PTSD患者的杏仁核、背侧ACC和岛叶皮层过度激活,而腹侧mPFC的激活降低(Daniel et al., 2015)。PTSD患者大脑结构的变化是创伤所导致的神经可塑性变化所引起的。谷氨酸(Glutamate)的异常释放与兴奋性神经传递的增强是引起树突萎缩与脑结构重塑的重要原因(Gorman & Docherty, 2010; Sanacora et al., 2012)。在人类大脑新皮层中,大约80%的神经元是兴奋性谷氨酸能神经元,它们形成了约85%的突触连接(Douglas & Martin, 2007)。应激会导致PFC和海马中谷氨酸释放水平和兴奋性传递的显著变化。急性不可控应激会增加PFC中谷氨酸的释放与传递,而慢性应激会减少PFC和海马中谷氨酸的释放与传递(Kallarackal et al., 2013; Murrough et al., 2017; Musazzi et al., 2017)。兴奋性神经传递的功能变化会伴随神经结构的变化。因此,近年来,研究者对精神障碍的单胺假设逐渐转向了神经可塑性假设。神经可塑性假设认为,大脑谷氨酸神经环路的结构和功能变化介导了精神疾病的病理学过程(Murrough et al., 2017; Musazzi et al., 2017)。
神经可塑性指生物体为了主动适应外界环境的变化,神经系统所发生的结构和功能改变,如大脑某一脑区的体积与形态的变化、神经元凋亡或再生所引起的神经元数量的变化、神经胶质细胞的变化、树突棘的生长以及突触可塑性相关蛋白的变化等。研究显示,即使暴露于短暂的应激也能导致突触功能(如谷氨酸释放水平、突触传递或可塑性的变化)和神经结构(树突形态、突触棘数量)快速且持久的改变(Laura et al., 2018)。突触可塑性的改变需要产生新的mRNA和蛋白分子(Sutton & Schuman, 2006)。在创伤性事件中,大脑受到外界刺激后,应激信号诱导突触前神经元向突触间隙释放神经递质谷氨酸,谷氨酸与突触后膜表面的谷氨酸受体(GluR)结合导致谷氨酸能突触后神经元去极化和Ca2+的大量内流并活化多种Ca2+依赖的信号转导途径,激活转录因子环磷腺苷效应元件结合蛋白(CREB),最终导致多种基因表达以及突触形态和功能的改变,形成恐惧记忆的痕迹。记忆痕迹的产生依赖于大脑LTP的产生、即刻早期基因(IEG)的激活、相应基因的表达、新蛋白的合成以及树突棘的生长等(X. Liu et al., 2014)。在众多的恐惧记忆相关生物学基础中,大脑神经可塑性改变,尤其是突触可塑性改变是公认的创伤性恐惧记忆形成的关键过程(Alberini, 2009)。(https://www.daowen.com)
一般来说,树突形态的重塑需要个体经历长期慢性的应激(Duman & Aghajanian, 2012; Sousa & Almeida, 2012)。但研究发现(Nicoletta et al., 2015),动物经历条件化恐惧训练的足底电击24小时后,PFC的顶端树突便出现明显萎缩和重塑。并且,顶端树突的这种形态变化可至少持续2周时间。这表明,即使短暂的创伤应激也会导致大脑产生迅速且持续的神经可塑性改变。在机制上,创伤应激引起了谷氨酸释放增加,使得神经兴奋性传递异常增强,最终导致了PFC树突的萎缩和重塑(Duman & Aghajanian, 2012; Mcewen et al., 2015)。即使是短暂的条件化恐惧训练的足底电击,也能够迅速诱发PFC内谷氨酸的释放并可持续24小时不降低其水平。研究者认为,急性应激所导致的突触萎缩性变化可能是有机体应对应激的一种适应性变化,这种变化可减少谷氨酸大量释放所引起的神经毒性作用(Musazzi et al., 2016)。如果个体不能尽快适应应激所带来的影响,则这种突触萎缩性变化就可能成为持续存在的突触重塑性改变(Laura et al., 2018),导致出现精神病理状况。