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Amygdala-hippocampus somatostatin interneuron beta-synchrony underlies a cross-species biomarker of emotional state

神经科学 扁桃形结构 基底外侧杏仁核 中间神经元 海马体 生物标志物 心理学 焦虑 机制(生物学) 生长抑素 光遗传学 生物 抑制性突触后电位 哲学 精神科 生物化学 认识论
作者
Adam D. Jackson,Joshua L. Cohen,Aarron Phensy,Edward F. Chang,Heather E. Dawes,Vikaas S. Sohal
出处
期刊:Neuron [Cell Press]
卷期号:112 (7): 1182-1195.e5 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.neuron.2023.12.017
摘要

Emotional responses arise from limbic circuits including the hippocampus and amygdala. In the human brain, beta-frequency communication between these structures correlates with self-reported mood and anxiety. However, both the mechanism and significance of this biomarker as a readout vs. driver of emotional state remain unknown. Here, we show that beta-frequency communication between ventral hippocampus and basolateral amygdala also predicts anxiety-related behavior in mice, both on long timescales (∼30 min) and immediately preceding behavioral choices. Genetically encoded voltage indicators reveal that this biomarker reflects synchronization between somatostatin interneurons across both structures. Indeed, synchrony between these neurons dynamically predicts approach-avoidance decisions, and optogenetically shifting the phase of synchronization by just 25 ms is sufficient to bidirectionally modulate anxiety-related behaviors. Thus, back-translation establishes a human biomarker as a causal determinant (not just predictor) of emotional state, revealing a novel mechanism whereby interregional synchronization that is frequency, phase, and cell type specific controls emotional processing.
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