情绪共情（Affective empathy，AE）是维持社会动物同类之间健康关系的基石。缺乏共情能力可能会导致社交障碍甚至其他行为。情绪共情使社会性哺乳动物能够将情绪传递给同伴，但对AE背后的神经回路和遗传学的理解仍然非常有限。作为一个多感官处理器，海马，特别是腹侧海马（the ventral hippocampus，vHPC），在社会记忆和情感调节中起着至关重要的作用。海马在小鼠共情中的功能最近通过几项研究得到了揭示，但海马相关环路是否参与共情及哪些环路参与共情仍不清楚。
为了揭示情绪共情的神经机制，作者利用了超维景自主研发的高分辨型微型化双光子显微镜（FHIRM-HR），实现了自由行为下腹侧海马锥体神经元——CaMKIIα神经元的成像。
2024年05月27日，东南大学谢维/李默怡团队在国际期刊Cell Reports上发表题为“Dual circuits originating from the ventral hippocampus independently facilitate affective empathy”的研究论文。利用微型化双光子成像技术等研究手段，发现了vHPC锥体神经元到外侧隔核GABA能神经元以及vHPC锥体神经元到伏隔核多巴胺受体神经元在AE中起作用，此外，作者还在vHPC中识别出编码天真观察性恐惧（naive observational fear，Naive OF）的神经元。
论文上线截图
作者首先利用化学遗传学和光遗传学手段研究了海马是否真的能够调节观察恐惧（Observational Fear ,OF）行为，发现腹侧海马，而不是背侧海马，参与了Naive OF。接下来为了在亚细胞结构层面上探讨腹侧海马的机制，作者利用FHIRM-HR监测vHPC锥体神经元（图1）在OF期间的钙尖峰，通过提取并分析不同行为状态期间神经元的钙尖峰数据来进行细胞分类，作者发现并分类了70个神经元为OF Freeze神经元，27个神经元为Gaze神经元，还有10个神经元未被分类（图2）。
图1. 微型化双光子显微镜下腹侧海马锥体神经元代表图
图2. 微型化双光子显微镜采集神经元分类
进一步对采集的双光子数据分析结果显示，OF Freeze神经元表现出显著的正线性斜率，这表明它们对Freezing行为的响应呈线性增加。此外，它们的钙信号改变显著高于未分类神经元，大约73.24%的vHPC CaMKIIα神经元在响应Freezing行为时表现出钙活动升高。总的来说，OF Freeze神经元的钙活动变化与观察者的Freezing状态高度正相关，这表明vHPC中的OF Freeze神经元是一群编码观察者共情恐惧的神经元（图3）。
图3. 微型化双光子显微镜采集神经元数据分析
为了进一步在环路水平上研究情绪共情的机制，作者研究了vHPC OF神经元到NAc和至dLS→vLS→BLA的神经回路，发现这两个环路控制熟悉观察小鼠的Naive OF。这些结果突显了社会性动物中共情的潜在多样性调节途径，揭示了共情环路及其情绪障碍的机制。这项研究为理解控制类似于人类共情的神经回环路提供了新的见解，并可能为诊疗共情障碍提供新的大脑靶点。
【参考文献】
Peng S, Yang X, Meng S, Liu F, Lv Y, Yang H, Kong Y, Xie W, Li M. Dual circuits originating from the ventral hippocampus independently facilitate affective empathy. Cell Rep. doi: 10.1016/j.celrep.2024.114277.
