追问｜害怕高的人胆小？科学家们揭示了先天恐高神经机制

·“勇气和后天的经验可能有助于我们克服极高的恐惧，在高处表现得更加积极和冷静。但从我们目前对老鼠的研究来看，皮层下的快速响应神经通道是导致先天恐高情绪的主要原因。高度刺激已经启动，不需要更高的认知中心进行分析判断，不需要有意识的参与。因此，‘大胆’的人会不由自主地恐高。”

很多人都感受到了在高处战斗，心跳加快的感觉。更有甚者，他们会瘫倒，走不动路，被别人嘲笑为“胆小鬼”。事实上，科学家发现生物界广泛存在极高的恐惧。最近，一项研究揭示了几种先天恐高的关键神经机制。

这项研究于2024年5月3日在《自然与通信》中发表（Nature Communication）杂志上，题目是《介导男鼠先天恐高非图像视觉神经回路》(“A non-image-forming visual circuit mediates the innate fear of heights in male mice)，作者是袁小兵/潘逸萱团队，来自华东师范大学生命科学学院。这项研究对先天恐高反应进行了研究，发现小鼠大脑中的非显像视觉系统引起了恐高反应。

在这项研究中，研究人员根据人类的恐高反应和行为特点，制定了一系列高台试验，观察老鼠的恐高反应。他们发现，在几十厘米高的平台上，老鼠会表现出类似于人类的恐高反应，如畏缩和颤抖。随后，研究人员探索恐高反应神经机制，如实验设计、化学和基因干扰以及生理检查。

研究人员制定了各种高台试验，建立了小鼠恐高行为模式。受访者提供图片

研究表明，视觉输入是老鼠高度反应的重要因素，黑暗中的老鼠对极高的恐惧明显减少。然而，通过进一步分析，研究人员发现，老鼠的恐高是一种更接近“本能”的反应。它不依赖于初级视觉皮层的图像形成视觉处理，而是依靠更不自觉的非图像形成视觉回路。

这项研究决定了膝盖状体从大脑腹侧外侧（vLGN）外侧/腹外侧脑导水管周围灰质（l/vlPAG）神经元子集回路，并且发现一条上丘脑连接。（SC）到外后丘脑核（LPMR）亚皮视觉通道，它们对恐惧的发生和调节起着重要作用。

右上角是研究人员发现的两条神经通道的示意图，其中黄色通道介导恐高反应，绿色通道抑制恐高反应。受访者提供图片

研究人员如何通过实验探索恐高神经系统？恐高是恐高症吗？老鼠的恐高反应如何帮助我们理解人类的恐高？性别对恐高有影响吗？锻炼勇气能提高恐高吗？为了回答这些问题，本报科技最近采访了华东师范大学生命科学学院的共同通信作者袁小兵教授。

【对话】

恐高是一种先天保护机制

澎湃科技：恐高症的症状是什么？怎样的反应才能被称为“恐高症”？

袁小兵(华东师范大学生命科学学院教授)：目前，在西方流行病学中，恐高主要分为三类。第一类最常见，称为生理视觉高度失调，会发生在每个人身上。主要疾病是心跳加快、膝盖无力、颤抖、出汗、头晕、步态不稳等生理反应。这些症状是个体对高度刺激的正常反应，不用担心。

第二类恐高被称为视觉高度不耐受，约占人群的三分之一。易感人群暴露在高处时会表现出明显的紧张和焦虑，有些人可能需要接受一定的干预治疗。

第三类是恐高症，约占人群的5%。特点是即使暴露在很低的高度，甚至只是想到自己在高处，也会有极高的非理性恐惧。这类人的日常生活受到恐高症的严重影响，需要及时就医。

澎湃科技：研究提到，每个人都有不同程度的生理反应，这是一种内在的保护机制。如何理解这个？

袁小兵：恐高反应之所以是一种保护机制，是因为动物具有趋利避害的天性，而从高处坠落的风险是未知和不可控的。本能恐高反应的出现，使个人处于高处时，自然会产生紧张、警惕和有限的运动(无法行走)。不要过度随意运动导致意外坠落，这会对个人造成很大的伤害甚至死亡。所以本能恐高很可能是一种自然赋予人和动物的保护机制。但正如我之前提到的，过度、非理性的恐惧和反应对个人的正常生活是不利的，这是我们希望通过研究解决的关键问题之一。

澎湃科技：恐高是因为胆小吗？现在对恐高反应神经机制的解释主要有哪些？

袁小兵：每个人都有高度先天的恐惧，但情况不同，与“勇气”没有直接关系。恐高症患者中也可能有一般情况下胆子大的人。

但是，不可否认的是，勇气和后天的经验或许可以帮助我们克服对极高的恐惧，在高处表现得更积极、更平静。然而，根据我们目前对老鼠的研究，皮层下的快速响应神经通道是导致先天恐高情绪的主要原因。高度刺激已经启动，不需要更高的认知中心进行分析判断，不需要有意识的参与。所以“大胆”的人也会不由自主地恐高。

在日常生活中，多个感觉系统接受外部信息输入，主要包括视觉、前庭和身体感觉系统，感受身体的状态，共同维持身体平衡。多年前，心理学家提出了一个假设，认为当一个人在高处向下看时，视觉系统很难察觉到，因为下面静止的物体离眼球很远，而只有增加身体摆动的幅度，这种身体偏移的平衡才能被视觉系统察觉到，身体摆动的幅度增加使前庭和身体感觉产生了强烈的身体不平衡信号。这个视觉系统提供的平衡信息与前庭和身体感觉系统的信号发生冲突。这个时候，个人很容易感到摔倒和头晕，对摔倒的恐惧会诱发个人的恐惧。

根据这个假设，恐高反应相当于“恐远”，但这个假设很难解释为什么人们在观察远处的物体时不会感到类似的恐惧。总之，没有明确的理论来解释恐高是什么感觉，是怎么形成的，涉及到什么感知机制。

小鼠也怕高

澎湃科技：能否介绍研究人员是如何在小鼠身上恢复恐高反应的？

袁小兵：在人类恐高的表现基础上，我们主要观察和实验小鼠。考虑到人在恐高的时候会心跳加快，运动受限，减少重心，减少恐惧，发抖，避免高处等反应，我们把老鼠放在高台上，仔细观察它们的表现，统计与人类反应相对应的指标，发现老鼠在开放式高台上的表现与人类相似，心跳加快，运动量减少，很少有后腿站立(减少重心)。减少自我整理，并表现出人们在恐惧和恐惧时发抖的表现。与此同时，我们分析了小鼠在不同高度的开放式平台上的表现，发现小鼠的恐高程度会提高到20。 在cm之后达到饱和，这也与生理视觉高度失调的人群高度提高到15-20 对于极高的反应，m时会达到饱和是相似的。

澎湃科技：老鼠的恐高反应和人类的恐高反应有什么意义？我们都知道家里的老鼠可以“飞檐走壁”“上房揭瓦”。为什么实验中的老鼠在20区？ 类似恐高反应会出现在cm的桌子上？

袁小兵：刚刚发表的这项工作主要与人类本能(生理)恐高反应的机制有关，即普遍存在的恐高反应原理。然而，我们仍然不确定恐高症涉及什么样的病理机制。

你提到的第二个问题是一个非常有趣的问题，背后有一个复杂的神经科学规律。与此相关的一个问题是，恐高是先天的还是后天的，以及后天的经验或学习能否帮助我们克服极高的恐惧，目前仍有争议。我们的研究发现，老鼠不仅有先天的恐高反应，而且暴露在高处也会增强后续的恐高反应。

在公布的这项工作中，我们使用实验室环境中没有受到高度刺激和养殖的老鼠来讨论先天恐高反应，这意味着我们可以在20岁。 在这样一个简单的环境中，cm的高台观察到了小鼠恐高反应的明显原因。然而，在自然环境中，恐高反应的机制非常复杂。后天的经验和对环境的熟悉程度可能会影响老鼠的表现和选择，而生存的需求也可能迫切需要老鼠主动克服恐高，导致“飞檐走壁”和“上房揭瓦”。其背后是恐高反应的“适应”(或耐受)机制和高等认知活动对本能恐高反应的调节作用。而且这正是我们下一步将努力研究和理解的问题。

澎湃科技：为什么要考虑使用男性小鼠来建立恐高行为模型？性别对恐高反应有影响吗？

袁小兵：用男性老鼠建立恐高模型的根本原因是对于行为实验来说，老鼠之间的个体差异是比较大的。雌性老鼠激素水平的变化可能会对实验结论产生一定的影响。如果实验结论尽可能稳定，更倾向于选择雄性老鼠进行实验。

根据以往流行病学研究，女性在第二类视觉高度不耐受的人群中所占比例较高。目前我们对雌鼠和雄鼠的基本恐高反应进行了初步的对比，发现雌鼠的恐高程度与雄鼠没有明显的区别。这可能是因为我们目前正在研究广泛存在的本能(生理视觉高度失衡)恐高反应，而不是超过普通个人恐高水平的“视觉高度不耐受”水平反应。为了研究这些异常恐高是如何产生的，我们正在积极尝试制造模拟“视觉高度不耐受”和“恐高症”的小鼠模型。

非显像视觉机制：恐高的关键

澎湃科技：研究人员首先发现视觉系统在恐高反应中起主导作用，大家是如何发现这种现象的？

袁小兵：在过去的研究中，研究人员可以通过使用虚拟视觉刺激来有效地诱导受试者的恐高反应。这时，前庭和身体感觉的输入并没有积极参与对环境和高度的感知，所以我们猜测视觉在恐高反应的发生中起着主导作用。为了探索视觉是否会在恐高中发挥关键作用，有必要通过改变环境来影响老鼠的视觉，然后评估其恐高水平。

因此，我们首先在明暗环境中进行不同高度的高平台检测，发现在有光环境中，随着高度的增加，老鼠恐惧的高水平不断提高，直到高度提高到20。 cm达到饱和；然而，在黑暗环境中，随着高度的增加，老鼠在开放式平台上的表现并没有明显的变化，这是视觉在恐高反应中发挥重要作用的有力证据。

在黑暗和明亮的环境中，我们也有30只老鼠。 分析cm开放式高台前两分钟的表现，发现小鼠在黑暗环境中的恐惧水平明显下降，体现在对高台边缘的探索更多，抖动时间明显下降等。另一方面，它证明了视觉系统在恐高反应中起着重要作用。此外，我们还研究了外周前庭系统和胡须引导的触感。发现两侧外周前庭的输入功能被破坏后，老鼠的恐高水平得到了增强。胡须被带走后，老鼠的恐高水平没有明显变化，提醒视觉系统在恐高反应中发挥主导作用。

澎湃科技：从而探索了显像视觉和非显像视觉系统在恐高反应中的作用。你能介绍这两个视觉系统的分类吗？具体发现是什么？

袁小兵：最近的研究表明，视觉系统可以进一步划分为视觉系统和非视觉系统。其中，视觉系统的主要功能是传递和处理外部风景的详细信息，如形状、颜色、运动等。，并进一步与其他同时接受的感知信息捆绑在一起，形成一个可以“看到”的物体。与视觉不同的是，它参与了调节个人情绪、运动、生理反射、昼夜节奏等与“清晰”风景无关的功能。个人对这些视觉信号的刺激不会诱发“看到什么”的认知，但可以做出适当的反应。

外膝LGN是直接接受视网膜投射的重要脑部区域。解剖学可分为背侧和腹侧两个亚区，其中从背侧外膝到视皮层V1的神经环路是与概念相关的经典视觉通道，而腹侧外膝vLGN则与无意识非视觉视觉密切相关。我们的研究发现，切除或抑制视皮层后，不会阻挡老鼠的恐高反应。而且化学遗传抑制vLGN和vLGN-中脑导水管周围灰质（PAG，在一个与焦虑和恐惧非常相关的大脑区域之后，小鼠的高恐惧水平明显下降，提醒非显像视觉相关的神经环路介绍高恐惧情绪的产生。

澎湃科技：恐高是否具有神经机制上的特异性，而不是对其它恐惧(如面对捕食者)的反应？

袁小兵：根据我们的研究结果，恐高反应与其他先天恐惧有关，如与捕食者有关的Looming视觉刺激，其神经机制存在明显差异。一些研究发现，上丘SC及其投射到下游丘脑后外侧核LPTN的神经环路在从天而降的鹰等捕食者的视觉刺激中起着重要的正向调节作用。

但是我们意外地发现，抑制SC、在LPTN和SC-LPTN环路之后，小鼠的恐高水平均显著增加，提醒上述核团和神经环路起到负面调节恐高反应的作用。神经机制之所以存在差异，可能是因为Looming的视觉刺激来自上面的视觉，而下面的视觉刺激对恐高起着重要的作用。但是我们也不否认，不同种类的恐惧神经机制也可能有相似之处，这需要进一步研究。

高恐高可以通过适应改进

澎湃科技：这项研究表明，在抑制vLGN-PAG回路之后，老鼠变得不畏高度，勇敢行动。这是否意味着我们可以开发“恐高药”？

袁小兵：我们发现，在通过化学遗传学抑制vLGN-PAG的神经环路后，老鼠的恐高水平明显下降。然而，我们很难在人类中采取这种“侵入性”的干预方法。然而，随着对这一重要环路工作原理和调节机制的进一步研究和理解，我们希望找到一种安全有效的非侵入性恐高干预方法。

澎湃科技：对想要提高自己恐高反应的人，你有什么建议？

袁小兵：大多数人都希望在适当的时候克服恐惧，变得更加勇敢。目前，暴露疗法是治疗恐高症的主要方法，包括脱敏和虚拟现实技术。我们的初步调查还发现，高处是否经常暴露在工作中会影响个人的恐高水平，可能会避免受到相关“危险”高度的刺激，而是暴露在相对安全、可以接受的高度，逐步适应，有助于改善自己的恐高反应。我们也希望我们的后续研究能够更深入地理解恐高神经机制。有助于制定预防和干涉恐高的措施。

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