Drobné neurální obvody řídí tok strachu

Někteří definují strach jako emocionální reakci na vnímanou hrozbu. Víme, že strach zvyšuje srdeční frekvenci, svírá žaludek, stahuje hrdlo a zmrazuje svaly na místě.

Nový výzkum zjistil, že strach začíná v mozku a právě tam - konkrétně v mikroobvodech mandlové struktury zvané amygdala - je kontrolován, zpracováván a vyvoláván.

Výzkumný tým vedený vědci z Kalifornského technologického institutu (Caltech) učinil důležitý krok k pochopení toho, jak k tomuto výkopu dochází, tím, že začal pitvat nervové obvody strachu.

Jejich příspěvek je publikován v tomto týdnu v časopise Příroda.

V příspěvku vedoucí výzkumník David J. Anderson, Ph.D., popsal mikroobvod v amygdale, který řídí nebo „brání“ odliv strachu z této oblasti mozku.

Dotyčný mikroobvod, vysvětlil Anderson, obsahuje dva podtypy neuronů, které jsou antagonistické - mají protichůdné funkce - a které ovládají úroveň výstupu strachu z amygdaly chováním jako houpačka.

"Představte si, že jeden konec houpačky je vážený a normálně sedí na zahradní hadici a brání tomu, aby skrz ní protékala voda - v této analogii, popud strachu," řekl Anderson.

"Když přijde signál, který vyvolá reakci na strach, stlačí se na opačný konec houpačky, zvedne první konec z hadice a nechá proudit strach, jako je voda." Jakmile začne proud strachu, může být tento impuls přenesen do dalších oblastí mozku, které ovládají strašné chování, jako je zmrazení na místě.

„Nyní, když víme o tomto mechanismu‚ houpačky ', “dodal,„ může jednoho dne poskytnout nový cíl pro vývoj konkrétnějších léků pro léčbu psychiatrických onemocnění založených na strachu, jako je posttraumatická stresová porucha, fobie nebo úzkostné poruchy. “

Klíčem k pochopení tohoto choulostivého mechanismu bylo, podle Andersona, odkrývání „markerů“ - genů, které by identifikovaly a umožnily vědcům rozlišovat mezi různými typy neuronových buněk v amygdale.

Andersonova skupina našla svůj marker v genu, který kóduje enzym známý jako protein kináza C-delta (PKCδ). PKCδ je exprimován přibližně v polovině neuronů v dělení centrálního jádra amygdaly, části amygdaly, která řídí výstup strachu.

Vědci dokázali fluorescenčně označit neurony, ve kterých je exprimována protein kináza; to vědcům umožnilo zmapovat spojení těchto neuronů a také sledovat a manipulovat s jejich elektrickou aktivitou.

Studie, řekl Anderson, „odhalily, že neurony PKCδ + tvoří jeden konec houpačky vytvořením spojení s jinou populací neuronů v centrálním jádru, které neexprimují enzym, které se nazývají neurony PKCδ−.“

Ukázali také, že kinázy pozitivní neurony inhibují odtok z amygdaly - což dokazuje, že působí jako konec houpačky, která spočívá na zahradní hadici.

Stále však zůstávala klíčová otázka: Co se stane s houpačkou během vystavení signálu vyvolávajícímu strach? Anderson a jeho kolegové předpokládali, že signál strachu bude tlačit dolů na opačný konec houpačky než ten, který tvoří neurony PKCδ +, odstraní z krimpování ze zahradní hadice a nechá signál strachu proudit. Jak ale tuto myšlenku otestovat?

Zadejte neurofyziologa Andrease Lüthiho a jeho studenta Stephana Ciocchiho z Institutu Friedricha Mieschera ve švýcarské Basileji. Při práci prováděné nezávisle na práci Andersonovy laboratoře se Lüthi a Ciocchimu podařilo zaznamenat elektrické signály z amygdaly během vystavení stimulům vyvolávajícím strach.

Je zajímavé, že našli dva typy neuronů, které reagovaly opačným způsobem na stimul vyvolávající strach: jeden typ zvýšil svou aktivitu, zatímco druhý typ snížil svou aktivitu. Stejně jako Anderson si začali myslet, že tyto neurony vytvořily houpačku, která řídí výstup strachu z amygdaly.

A tak se oba týmy spojily, aby zjistily, zda buňky, které studovala Lüthi, odpovídaly buňkám PKCδ + a PKCδ−, které izolovala Andersonova laboratoř. Výsledky experimentu byly „potěšitelně jasné,“ řekl Anderson.

Buňky, které snížily svoji aktivitu tváří v tvář stimulům vyvolávajícím strach, jasně odpovídaly neuronům PKCδ +, které Andersonova laboratoř izolovala, zatímco ty, které zvýšily jejich aktivitu, odpovídaly neuronům PKCδ +.

"Tyto výsledky podpořily hypotézu, že neurony PKCδ + byly skutečně na opačném konci houpačky než ten, na který signál strachu 'tlačí dolů', v souladu se zjištěním, že neurony PKCδ + krimpují 'hadici strachu,' 'řekl Anderson .

Spojení molekulární biologie a elektrofyziologie odhalilo vlastnosti obvodu strachu, které nemohly být objeveny jiným způsobem, řekl Anderson.

"Funkční geografie mozku je organizována jako geografie světa," poznamenal. "Je rozdělena na kontinenty, země, státy, města, sousedství a domy; domy jsou analogické různým typům neuronů. Dříve bylo možné pitvat amygdalu pouze na úrovni různých měst nebo přinejlepším sousedství. Nyní, s využitím těchto nových genetických technik, jsme konečně na úrovni domů. “

A to, dodává, je to, co nám umožní plně porozumět komunikačním sítím, které existují mezi neurony v rámci dělení mozku, i mezi děleními a různými oblastmi.

"I když tyto studie osvětlují pouze malou část obrazu, jsou důležitým krokem tímto směrem," řekl Anderson.

Zdroj: Kalifornský technologický institut