情緒共情（Affective empathy，AE）是維持社會動物同類之間健康關系的基石。缺乏共情能力可能會導致社交障礙甚至反社會行為。情緒共情使社會性哺乳動物能夠將情緒傳遞給同伴，但對AE背后的神經回路和遺傳學的理解仍然非常有限。作為一個多感官處理器，海馬，特別是腹側海馬（the ventral hippocampus，vHPC），在社會記憶和情感調節中起著至關重要的作用。海馬在小鼠共情中的功能最近通過幾項研究得到了揭示，但海馬相關環路是否參與共情及哪些環路參與共情仍不清楚。

為了揭示情緒共情的神經機制，作者利用了超維景自主研發的高分辨型微型化雙光子顯微鏡（FHIRM-HR），實現了自由行為下腹側海馬錐體神經元——CaMKIIα神經元的成像。

2024年05月27日，東南大學謝維/李默怡團隊在國際著名期刊Cell Reports上發表題為“Dual circuits originating from the ventral hippocampus independently facilitate affective empathy”的研究論文。利用微型化雙光子成像技術等研究手段，發現了vHPC錐體神經元到外側隔核GABA能神經元以及vHPC錐體神經元到伏隔核多巴胺受體神經元在AE中起作用，此外，作者還在vHPC中識別出編碼天真觀察性恐懼（naive observational fear，Naive OF）的神經元。

作者首先利用化學遺傳學和光遺傳學手段研究了海馬是否真的能夠調節觀察恐懼（Observational Fear ,OF）行為，發現腹側海馬，而不是背側海馬，參與了Naive OF。接下來為了在亞細胞結構層面上探討腹側海馬的機制，作者利用FHIRM-HR監測vHPC錐體神經元（圖1）在OF期間的鈣尖峰，通過提取并分析不同行為狀態期間神經元的鈣尖峰數據來進行細胞分類，作者發現并分類了70個神經元為OF Freeze神經元，27個神經元為Gaze神經元，還有10個神經元未被分類（圖2）。

圖1. 微型化雙光子顯微鏡下腹側海馬錐體神經元代表圖

圖2. 微型化雙光子顯微鏡采集神經元分類

進一步對采集的雙光子數據分析結果顯示，OF Freeze神經元表現出顯著的正線性斜率，這表明它們對Freezing行為的響應呈線性增加。此外，它們的鈣信號改變顯著高于未分類神經元，大約73.24%的vHPC CaMKIIα神經元在響應Freezing行為時表現出鈣活動升高。總的來說，OF Freeze神經元的鈣活動變化與觀察者的Freezing狀態高度正相關，這表明vHPC中的OF Freeze神經元是一群編碼觀察者共情恐懼的神經元（圖3）。

圖3. 微型化雙光子顯微鏡采集神經元數據分析

為了進一步在環路水平上研究情緒共情的機制，作者研究了vHPC OF神經元到NAc和至dLS→vLS→BLA的神經回路，發現這兩個環路控制熟悉觀察小鼠的Naive OF。這些結果突顯了社會性動物中共情的潛在多樣性調節途徑，揭示了共情環路及其情緒障礙的機制。這項研究為理解控制類似于人類共情的神經回環路提供了新的見解，并可能為診療共情障礙提供新的大腦靶點。

【參考文獻】
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.