Малки невронни вериги управляват потока на страха

Някои определят страха като емоционален отговор на възприеманата заплаха. Знаем, че страхът увеличава сърдечната честота, свива стомаха, стяга гърлото и замразява мускулите на място.

Ново изследване установява, че страхът започва в мозъка и именно там - по-специално в микросхемите на бадемовидната структура, наречена амигдала - той се контролира, обработва и предизвиква.

Изследователски екип, ръководен от учени от Калифорнийския технологичен институт (Калтех), направи важна стъпка към разбирането на начина, по който се появява този старт, като започна да дисектира нервната верига на страха.

Техният доклад е публикуван в тази седмица в списанието Природата.

В статията водещият изследовател Дейвид Дж. Андерсън, д-р, описва микросхема в амигдалата, която контролира или „портите“, изтичането на страха от тази област на мозъка.

Въпросната микросхема, обясни Андерсън, съдържа два подтипа неврони, които са антагонистични - имат противоположни функции - и които контролират нивото на страх, излизащ от амигдалата, действайки като клатушка.

„Представете си, че единият край на клатушка е претеглен и обикновено седи на градински маркуч, предотвратявайки водата - по тази аналогия, страхният импулс - да тече през нея“, каза Андерсън.

„Когато пристигне сигнал, който задейства реакция на страх, той натиска надолу в противоположния край на клатушката, като повдига първия край от маркуча и позволява на страха, подобно на водата, да тече.“ След като потокът от страх започне, този импулс може да бъде предаден на други области на мозъка, които контролират страховитото поведение, като замръзване на място.

„Сега, след като знаем за този механизъм на„ клатушка “, добави той,„ може някой ден да предостави нова цел за разработване на по-специфични лекарства за лечение на базирани на страха психиатрични заболявания като посттравматично стресово разстройство, фобии или тревожни разстройства. “

Ключът към разбирането на този деликатен механизъм, каза Андерсън, е в разкриването на "маркери" - гени, които ще идентифицират и позволят на учените да различават различните типове невронални клетки в амигдалата.

Групата на Андерсън намери своя маркер в ген, който кодира ензим, известен като протеин киназа С-делта (PKCδ). PKCδ се изразява в около половината неврони в подразделение на централното ядро ​​на амигдалата, частта от амигдалата, която контролира изхода на страха.

Изследователите са успели да маркират флуоресцентно неврони, в които протеин киназата се експресира; това позволи на изследователите да картографират връзките на тези неврони, както и да наблюдават и манипулират тяхната електрическа активност.

Изследванията, каза Андерсън, „разкриват, че PKCδ + невроните образуват единия край на клатушка, като правят връзки с друга популация от неврони в централното ядро, които не експресират ензима, които се наричат ​​PKCδ− неврони.“

Те също така показаха, че положителните на киназа неврони инхибират изтичането от амигдалата - доказвайки, че те действат като край на клатушката, която лежи върху градинския маркуч.

И все пак остава ключов въпрос: Какво се случва с клатушката по време на излагане на сигнал, предизвикващ страх? Андерсън и колегите му предположиха, че сигналът за страх ще се натисне надолу в противоположния край на клатушката от този, образуван от PKCδ + невроните, премахвайки кримпването от градинския маркуч и позволявайки на сигнала за страх да изтече. Но как да тествате тази идея?

Влизат неврофизиологът Андреас Люти и неговият ученик Стефан Чиоки от Института „Фридрих Мишер“ в Базел, Швейцария. В работата, извършена независимо от тази на лабораторията на Андерсън, Lüthi и Ciocchi успяха да запишат електрически сигнали от амигдалата по време на излагане на стимули, предизвикващи страх.

Интересното е, че те откриха два вида неврони, които реагираха по обратен начин на стимула, предизвикващ страха: единият тип увеличи активността си, докато другият тип намали своята активност. Подобно на Андерсън, те бяха започнали да мислят, че тези неврони образуват клатушка, която контролира изхода на страха от амигдалата.

И така двата екипа обединиха усилията си, за да определят дали клетките, които Lüthi е изучавал, съответстват на PKCδ + и PKCδ− клетките, изолирани от лабораторията на Андерсън. Резултатите от експеримента бяха „удовлетворително ясни“, каза Андерсън.

Клетките, които намаляват активността си при предизвиканите от страх стимули, ясно съответстват на PKCδ + невроните, изолирани от лабораторията на Андерсън, докато тези, които повишават активността си, съответстват на PKCδ− невроните.

„Тези резултати подкрепиха хипотезата, че PKCδ + невроните наистина са в противоположния край на клатушката от този, който сигналът за страх„ натиска надолу “, в съответствие с констатацията, че PKCδ + невроните кримпват„ маркуча на страха “, каза Андерсън .

Бракът на молекулярната биология и електрофизиологията разкри свойства на страхова верига, които не биха могли да бъдат открити по друг начин, каза Андерсън.

„Функционалната география на мозъка е организирана като тази на света“, отбеляза той. „Той е разделен на континенти, държави, щати, градове, квартали и къщи; къщите са аналогични на различните видове неврони. Преди това беше възможно дисекция на амигдалата само на нивото на различни градове или в най-добрия район на кварталите. Сега, използвайки тези нови генетични техники, най-накрая стигнахме до нивото на къщите. "

И това, добавя той, е това, което ще ни позволи да разберем напълно мрежите за комуникация, които съществуват между невроните в рамките на подразделение на мозъка, както и между подразделенията и различните области.

„Въпреки че тези изследвания хвърлят светлина върху само малка част от картината, те са важна стъпка в тази посока“, каза Андерсън.

Източник: Калифорнийски технологичен институт