Sci Adv | 科學家精準“聲控”杏仁核，揭開人類恐懼學習與記憶消退中的因果機制

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基本信息

Title:The human amygdala in threat learning and extinction

發表時間:2026-03-25

發表期刊:Science Advances

影響因子:12.5

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研究背景

在面臨威脅時形成的記憶往往異常頑固，且極難被消除。這種“難以遺忘的恐懼”正是創傷后應激障礙（PTSD）和各類焦慮癥的核心臨床痛點。

在動物模型中，研究者早已達成共識：杏仁核（尤其是基底外側復合體）是支持快速獲取和長期表達線索條件性威脅反應的關鍵深部腦區。然而，在健康人類中，杏仁核在巴甫洛夫威脅學習中的因果作用卻一直缺乏直接證據，甚至在神經影像學領域引發了長期的爭議。部分功能磁共振成像（fMRI）研究觀察到了強烈的杏仁核激活，而另一些研究則幾乎沒有發現任何信號。此外，罕見的杏仁核損傷患者數據也因為大腦長期的代償性重組而變得難以解釋。

為了打破這一僵局，研究者需要一種能夠在健康人類中對深部腦區進行高時空分辨率、非侵入性調控的工具。在這項發表于 Science Advances 的研究中，研究團隊引入了經顱超聲刺激（TUS）技術。通過在經典的巴甫洛夫威脅條件反射任務中精準靶向雙側杏仁核，這項工作試圖徹底厘清：人類杏仁核究竟是否直接參與了威脅記憶的快速形成與后續消退？

研究核心總結

研究團隊招募了健康成年受試者，要求他們學習特定的視覺線索（蛇的圖片）與令人不適的電擊之間的關聯。在學習過程中，研究者利用 TUS 對受試者的雙側杏仁核（實驗一）或作為對照的海馬體（實驗二）進行精準的超聲神經調控，并全程記錄皮膚電反應（SCR）作為條件性威脅反應的生理指標。

一、杏仁核超聲刺激選擇性減緩早期威脅學習

在沒有真實超聲刺激的假刺激（sham）基線條件下，受試者能夠非常迅速地建立威脅條件反射，在最初的幾次試驗中就能在生理上區分威脅線索和安全線索。然而，當 TUS 靶向雙側杏仁核時，受試者在早期階段獲取威脅反應的速度顯著變慢。

這種干擾效應具有高度的時間特異性和腦區特異性。它僅僅發生在學習的早期階段（此時預測誤差最大），且在靶向海馬體時并未出現。這一發現直接回應了 fMRI 研究中的爭議：杏仁核的參與是高度時間敏感的，它專門負責在面對突發威脅時推動最初的快速學習。

Fig 1. 經典的巴甫洛夫威脅條件反射任務流程，以及在假刺激基線條件下，受試者皮膚電反應隨試驗次數變化的典型學習與消退動態曲線。

更關鍵的是，杏仁核在學習階段的活動，直接決定了這段記憶在未來的“韌性”。在獲取階段結束后，研究者停止了 TUS 刺激，并進入消退訓練階段（僅呈現線索，不給電擊）。

結果表明，那些在杏仁核 TUS 干擾下形成的威脅記憶，在后續的消退階段消失得更快。受試者的生理反應比對照組更早地降至安全基線水平。這說明，杏仁核不僅負責“記住恐懼”，它在記憶形成時賦予的某種情感標簽，正是導致后續威脅記憶難以被抹除的根本原因。

Fig 2. 個體化超聲靶向定位及行為結果表明，與假刺激相比，針對杏仁核的 TUS 顯著抑制了早期的威脅獲取，并導致隨后的恐懼消退過程加速。

除了生理指標，研究者還在任務結束后測量了受試者的陳述性記憶。受試者需要回憶并評估每個線索伴隨電擊的真實概率。

數據表明，接受杏仁核 TUS 的受試者顯著高估了威脅線索的后顧性電擊概率。這提示我們，正常的杏仁核功能不僅用于觸發恐懼反應，還支持著基于實際經驗的精確威脅預測。當這一網絡被超聲脈沖干擾時，大腦會形成一種不夠校準、更為泛化的聯結記憶表征。

Fig 3. 任務結束后的主觀回憶評分顯示，杏仁核超聲刺激導致受試者對威脅概率的評估出現顯著偏差，無法像對照組那樣精準錨定真實的電擊概率。

為了探究上述行為背后的潛在計算機制，研究者將試驗級別的皮膚電數據擬合到了分層強化學習模型中。模型結果顯示，杏仁核 TUS 并沒有損害受試者全局的基礎學習能力（共享學習率未變），而是專門改變了受試者的“情緒學習狀態”。

在正常情況下，人類面對威脅時會表現出一種生存本能式的偏差：學得極快，忘得極慢。而杏仁核 TUS 顯著削弱甚至逆轉了這種偏差，使得受試者的學習率在獲取階段降低，而在消退階段升高。這從計算神經科學的角度證實，杏仁核的核心功能是為大腦的價值更新系統施加一種持久的情緒狀態約束。

Fig 4. 強化學習模型的參數估計結果。右側圖表清晰展示了杏仁核 TUS 如何打破了大腦默認的“快速獲取、緩慢消退”的情緒學習狀態偏差。

研究意義

這項研究在理論和方法學上都具有重要價值。理論上，它為人類杏仁核在威脅學習中的因果作用提供了決定性證據，明確了杏仁核在早期快速學習和賦予記憶“抗消退”特性中的核心地位。它提出的“情緒學習狀態”計算框架，巧妙地將恐懼的獲取與消退統一在了同一個機制解釋下。

在方法學與臨床轉化方面，該研究證明了經顱超聲刺激（TUS）作為一種新興的非侵入性深部腦刺激技術，能夠以極高的時空精度安全地調控人類深部腦區。由于 PTSD 和嚴重焦慮癥的本質正是病理性的威脅記憶拒絕消退，這項工作為未來開發基于 TUS 的精準神經調控療法打開了全新的想象空間：或許在不久的將來，我們能在心理治療的關鍵窗口期，通過無創“聲控”杏仁核，幫助創傷患者真正卸下恐懼的重擔。

分享人：飯鴿兒

審核：PsyBrain 腦心前沿編輯部

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