研究者們設計了多種高臺實驗，建立了小鼠的恐高行為學模型。受訪者供圖

研究發現，視覺輸入是小鼠對高度反應的關鍵因素，處在黑暗中的小鼠對高度的恐懼明顯降低。然而通過進一步的分析，研究人員發現小鼠的恐高是一種更接近“本能”的反應，它并不依賴于初級視覺皮層的圖像形成視覺處理，而是依賴更加無意識的非圖像形成視覺回路。

研究確定了從大腦腹側外側膝狀體（vLGN）到外側/腹外側腦導水管周圍灰質（l/vlPAG）的神經元子集回路，并發現一條連接上丘腦（SC）到外側后丘腦核（LPMR）的亞皮層視覺通路，它們在恐懼情緒的發生和調控方面發揮著重要作用。

右上角是研究人員們發現的兩條神經通路示意圖，其中黃色通路介導恐高反應，綠色通路抑制恐高反應。受訪者供圖

研究人員是怎么通過實驗來探索恐高的神經機制的？怕高就是恐高癥嗎？小鼠的恐高反應如何有助于我們理解人類的恐高？性別對恐高有影響嗎？鍛煉膽量能否改善恐高？為了回答這些問題，澎湃科技近日采訪了該研究的共同通訊作者、華東師范大學生命科學學院的袁小兵教授。

【對話】

恐高是一種先天保護機制

澎湃科技：恐高有什么癥狀？出現什么樣的反應才能被稱為“恐高癥”？

袁小兵（華東師范大學生命科學學院教授）：目前，西方流行病學上主要將恐高劃分為三類，第一類最常見的，稱為生理視覺高度失衡，會發生在每個人身上，主要的癥狀是在高處時會出現心跳加速、膝蓋無力、發抖、出汗、眩暈和步態不穩等生理反應，這些癥狀是個體對于高度刺激的正常反應，無需擔心。

第二類恐高被稱為視覺高度不耐受，在人群中約占1/3，易感人群暴露在高處時會表現出明顯的緊張和焦慮，部分人群或許需要接受一定的干預治療。

第三類即為恐高癥，在人群中約占5%，特點是即使暴露在很低的高處甚至只是聯想到身處高處時，都會出現對高度的非理性恐懼，這類人群的日常生活被恐高癥嚴重影響，需要及時就醫進行治療。

澎湃科技：研究提到所有人都不同程度地對高度有生理反應，這是一種內在保護機制。這怎么理解？

袁小兵：之所以說恐高反應是一種保護機制，是因為動物都具有趨利避害的天性，而從高處墜落的風險是未知和不可控的，本能性的恐高反應的存在，使個體身處高處時，自然產生緊張、警惕和運動受限（走不動路），避免過度隨意地運動造成不慎墜落，對個體造成巨大的傷害甚至死亡，因而本能性恐高很可能是一種自然賦予人和動物的保護性機制。但是正如我之前提到的，對于高度的過度的、非理性的恐懼和反應則會不利于個體的正常生活，這是我們希望未來通過研究解決的重點問題之一。

澎湃科技：恐高是因為膽子小嗎？目前對于恐高反應的神經機制解釋主要有哪些？

袁小兵：對于高度先天的恐懼存在于每個個體中，只是程度不同，與“膽量”沒有直接聯系。恐高癥患者人群中也可能存在一般場合下膽子很大的人。

但不可否認的是，膽量以及后天的經驗或許可以幫助我們克服對于高度的恐懼，在高處時表現得更加積極和鎮靜。但從我們目前在小鼠上的研究來看，介導先天恐高情緒產生的主要是皮層下的一條快速反應神經通路，高度刺激不需要更高等的認知中樞進行分析判斷就已經發動了，并不需要意識的參與。所以“膽大”的人同樣也會不由自主地恐高。

在日常生活中，多個感覺系統接受外界信息輸入，主要包括視覺、前庭和軀體感覺系統，感受身體所處狀態，協同維持身體平衡。在多年前心理物理學家提出一個假說，認為個體在高處向下方觀看時，由于下方靜止物體距離眼球距離很遠，身體輕微晃動使視覺系統不易覺察到，而只有增加身體擺動的幅度，這種身體偏離平衡的狀況才能夠被視覺系統覺察到，而身體擺動幅度增大使前庭及本體感覺產生了強烈的身體失衡信號，這種視覺系統提供的平衡信息與前庭和軀體感覺系統信號發生沖突，個體此時更容易出現墜落的感覺以及暈眩感，對于墜落的害怕會誘發個體的恐懼情緒。

根據這一假說，恐高反應等同于“恐遠”，但這一假說很難解釋為何當人在觀察遠處的物體時，不會感到類似的恐懼。總之，恐高究竟是怎樣一種感覺，究竟如何形成，涉及什么樣的感知覺機制，此前并沒有清晰的理論來解釋。

小鼠也怕高

澎湃科技：能否介紹一下研究者們是如何在小鼠身上還原恐高反應的？

袁小兵：我們主要是基于人類恐高時的表現來對小鼠進行觀察和實驗的。考慮到人在恐高時會出現心跳加速，運動受限，降低重心以降低恐懼，出現發抖的表現，同時回避高處等反應，我們將小鼠放置在高臺上，對它們的表現進行細致的觀察，統計與人類反應對應的指標，發現相比放置四周有擋板的高臺，在開放高臺上小鼠的表現與人類相似，心跳加速，運動量降低、很少出現后肢站立（降低重心），減少自我梳理，并出現人在恐懼害怕時出現的發抖的表現。同時，我們對小鼠在不同高度的開放高臺上的表現進行了分析，發現小鼠恐高的程度會在高臺高度提升到20 cm后達到飽和，這也與生理視覺高度失衡的人群在高度提升到15-20 m時對高度的反應會達到飽和是類似的。

澎湃科技：小鼠的恐高反應與人類的恐高反應在何種意義上相關？我們都知道家里的老鼠能夠“飛檐走壁”“上房揭瓦”，為什么該實驗中的老鼠在區區20 cm的臺子上就會出現類似恐高的反應？

袁小兵：剛剛發表的這項工作主要和人類本能性（生理性）恐高反應的機理相關，也就是普遍存在的恐高反應的原理。但目前我們還不確定恐高癥涉及怎樣的病理學機制。

你提到的第二個問題是一個很有趣的問題，背后有著復雜的神經科學的規律。與此相關的一個問題是，恐高究竟是先天的還是后天的，以及后天的經驗或學習是否能夠幫助我們克服對于高度的恐懼，這一問題目前還是爭論不休。我們的研究發現小鼠既存在先天的恐高反應，同時高處的暴露也會導致后續恐高反應的增強。

在發表的這項工作中，我們使用的都是未經過高度刺激的、實驗室環境飼養的小鼠來研究先天性恐高反應，這就是我們能夠在20 cm的高臺這樣的簡單環境中就觀察到小鼠明顯的恐高反應的原因。但在自然環境中，恐高反應的機制十分復雜，后天的經驗以及對環境的熟悉程度都可能影響小鼠的表現和選擇，而生存的需要也可能迫切需要小鼠能夠主動克服恐高，出現“飛檐走壁”“上房揭瓦”。這背后涉及恐高反應的“適應”（或耐受）機制及高等認知活動對本能的恐高反應的調節作用。而這些正是我們下一步將努力研究和理解的問題。

澎湃科技：研究使用雄性小鼠來建立恐高行為學模型，這是出于什么考慮？性別對于恐高反應有影響嗎？

袁小兵：使用雄性小鼠來建立恐高模型，主要是因為對于行為學實驗而言，小鼠之間的個體差異是相對較大的，雌性小鼠體內激素水平的變化可能會對實驗結果產生一定的影響，為了實驗結果盡量穩定會更傾向于選擇雄鼠進行實驗。

根據以往流行病學的研究，在第二類視覺高度不耐受的群體中，女性占比略高，我們目前也初步比較了雌鼠和雄鼠的基本恐高反應，發現雌鼠的恐高程度與雄鼠沒有顯著差異，這可能是由于目前我們研究的是本能型(生理視覺高度失衡)這一種廣泛存在的恐高反應，而非超出普通個體恐高水平的“視覺高度不耐受”這一水平的反應。目前我們正在積極嘗試制造模擬“視覺高度不耐受”及“恐高癥”的小鼠模型，以便研究這些異常的恐高是如何產生的。

非成像視覺機制：恐高的關鍵

澎湃科技：研究首先發現視覺系統在恐高反應中發揮主導作用，你們是如何發現這個現象的？

袁小兵：在以往研究中，研究者使用VR這類虛擬視覺刺激就能在受試者上非常有效地誘導出恐高反應，而此時前庭以及軀體感覺輸入并未主動參與對環境和高度的感知，因而我們猜想視覺在恐高反應發生中發揮主導作用。為了探究視覺是否會在恐高中發揮關鍵作用，需要通過改變環境等手段來影響小鼠的視覺，然后對其恐高水平進行評估。

因此，我們首先進行有光和黑暗環境下不同高度的高臺測試，發現在有光條件下，隨著高度的增加，小鼠恐高程度不斷增加直到高度提升到20 cm時達到飽和；而在黑暗環境中，隨著高度的增加，小鼠在開放高臺上的表現沒有明顯的變化，這是一個表明視覺在恐高反應中發揮重要作用的有力證據。

我們也對黑暗和有光條件下，小鼠在30 cm開放高臺上前兩分鐘的表現進行分析，發現在黑暗環境中小鼠的恐懼水平是顯著降低的，表現在會更多地對高臺的邊緣進行探索，發抖的時間顯著下降等，從另一方面印證視覺系統在恐高反應中發揮重要作用。此外，我們也對外周前庭系統和由胡須介導的觸覺進行研究，發現破壞雙側外周前庭的輸入功能后，小鼠恐高程度有所增強，進行胡須剝奪后，小鼠恐高程度無明顯改變，提示視覺系統在恐高反應中發揮主導作用。

澎湃科技：研究進而探究了成像視覺和非成像視覺系統在恐高反應中的作用，能否介紹一下這兩種視覺系統的分類？具體有什么發現？

袁小兵：近來的研究表明，視覺系統可以進一步劃分為成像視覺系統和非成像視覺系統，其中，成像視覺系統的主要功能是傳導和處理外界景物的詳細信息，如形狀、顏色、運動等，并進一步與其它同時接受的感知覺信息進行捆綁，形成能夠“看到”的物體。而非成像視覺則是參與調控個體情緒、運動、生理反射以及晝夜節律等與“看清楚”景物無關的功能，個體對這些視覺信號的刺激不會誘發“看見什么”的認識，但會做出恰當的反應。

外膝體LGN是直接接受視網膜投射的重要腦區，解剖上主要可以劃分為背側和腹側兩個亞區，其中背側外膝體到視皮層V1的神經環路是經典的與意識相關的成像視覺通路，而腹側外膝體vLGN則與無意識的非成像視覺密切相關，我們的研究發現，切除或抑制視皮層后并不阻斷小鼠的恐高反應，而化學遺傳抑制vLGN以及vLGN-中腦導水管周圍灰質（PAG，一個與焦慮、恐懼情緒非常相關的腦區）的環路之后，小鼠恐高程度顯著降低，提示非成像視覺相關的神經環路介導恐高情緒的產生。

澎湃科技：與對于其他恐懼（如面對捕食者）的反應相比，恐高具有神經機制上的特異性嗎？

袁小兵：從我們的研究結果來看，恐高反應與其他先天恐懼，例如與捕食者相關的Looming視覺刺激，其神經機制存在明顯的差別，有研究發現Looming及從天而降的如老鷹等捕食者的視覺刺激中，上丘SC以及其投射到下游丘腦后外側核LPTN的神經環路發揮重要正向調控作用。

但我們意外發現，抑制SC、LPTN以及SC-LPTN的環路后，小鼠的恐高程度均表現出顯著的增加，提示上述核團和神經環路扮演負向調控恐高反應的作用。而之所以存在神經機制差異，或許可以歸因為Looming視覺刺激來自上方的視覺，而對于恐高而言，下方視覺刺激發揮重要的作用。但我們也不否認，不同類型的恐懼神經機制也可能存在相近之處，這還有待更深入的研究。

恐高或可通過適應改善

澎湃科技：研究發現在抑制vLGN-PAG回路后，小鼠變得不畏高度，勇敢行動，這是否意味著我們可以就此開發出“恐高藥”？

袁小兵：我們發現通過化學遺傳學方法抑制vLGN-PAG的神經環路后，小鼠恐高程度顯著降低。但在人類身上，我們很難采取這種“侵入性”的干預方式。但隨著對這一重要環路的工作原理及調節機制的進一步研究和理解，我們希望能夠找到安全有效的非侵入性的恐高干預手段。

澎湃科技：對于想改善自己恐高反應的人，你有哪些建議？

袁小兵：在適當的時候克服恐懼情緒、變得更勇敢是多數人的期盼。目前對于恐高癥主要的治療是采取暴露療法，包括脫敏、虛擬現實技術等，我們初步調研也發現工作中是否經常暴露在高處會影響個體的恐高程度，或許避免受到相關“危險”高度的刺激，而是暴露在較為安全、自身可以接受的高度，逐漸適應，有助于改善自身的恐高反應，也希望我們后續的研究可以更深入地厘清恐高的神經機制，助力制定預防和干預恐高的措施。