Tiny neironu ķēdes pārvalda Fear’s Flow

Daži definē bailes kā emocionālu reakciju uz uztvertajiem draudiem. Mēs zinām, ka bailes palielina sirdsdarbības ātrumu, saspiež kuņģi, savelk kaklu un sasalst muskuļus vietā.

Jauni pētījumi atklāj, ka bailes sākas smadzenēs, un tieši tur, it īpaši mandeļu formas struktūras mikrolīnijās, kuras sauc par amigdālu, tās tiek kontrolētas, apstrādātas un izraisītas.

Kalifornijas Tehnoloģiju institūta (Caltech) zinātnieku vadīta pētnieku grupa ir spērusi svarīgu soli, lai saprastu, kā notiek šis sākums, sākot sadalīt baiļu nervu shēmas.

Viņu raksts ir publicēts šīs nedēļas žurnāla numurā Daba.

Šajā rakstā vadošais pētnieks Deivids Dž. Andersons, Ph.D., aprakstīja mikrokontūru amigdalā, kas kontrolē vai “vārti” baiļu aizplūšanu no šī smadzeņu reģiona.

Attiecīgais mikroshēma, paskaidroja Andersons, satur divus neironu apakštipus, kas ir antagoniski - tiem ir pretējas funkcijas - un kuri kontrolē amigdala izdalīto baiļu līmeni, rīkojoties kā šūpuļzirgs.

"Iedomājieties, ka viens šūpoles gals ir svērts un parasti sēž uz dārza šļūtenes, neļaujot ūdenim - šajā analoģijā - baiļu impulsam - plūst caur to," sacīja Andersons.

"Kad parādās signāls, kas izraisa bailes reakciju, tas nospiež lejup pretējā šūpoles galu, paceļot pirmo šļūtenes galu un ļaujot plūst bailēm, piemēram, ūdenim." Kad baiļu plūsma ir sākusies, šo impulsu var pārnest uz citiem smadzeņu reģioniem, kas kontrolē bailīgu rīcību, piemēram, sasalšanu vietā.

"Tagad, kad mēs zinām par šo" šūpoles "mehānismu," viņš piebilda, "tas kādreiz var radīt jaunu mērķi izstrādāt specifiskākas zāles, lai ārstētu uz bailēm balstītas psihiskas slimības, piemēram, posttraumatiskā stresa traucējumus, fobijas vai trauksmes traucējumus."

Šī smalka mehānisma izpratnes atslēga, pēc Andersona teiktā, bija “marķieru” atklāšana - gēni, kas identificētu un ļautu zinātniekiem nošķirt dažādus neironu šūnu veidus amigdalā.

Andersona grupa atrada savu marķieri gēnā, kas kodē fermentu, kas pazīstams kā proteīnkināzes C-delta (PKCδ). PKCδ tiek izteikts apmēram pusē neironos amigdala centrālā kodola apakšnodaļā - amigdala daļā, kas kontrolē baiļu izvadi.

Pētnieki spēja fluorescējoši iezīmēt neironus, kuros ekspresējas olbaltumvielu kināze; tas ļāva pētniekiem kartēt šo neironu savienojumus, kā arī uzraudzīt un manipulēt ar to elektrisko aktivitāti.

Pētījumi, pēc Andersona teiktā, "atklāja, ka PKCδ + neironi veido vienu šūpoles galu, izveidojot savienojumus ar citu centrālo kodolu neironu populāciju, kas neizpauž fermentu, ko sauc par PKCδ neironiem."

Viņi arī parādīja, ka kināzes pozitīvie neironi kavē aizplūšanu no amigdala - pierādot, ka tie darbojas kā svārka gals, kas balstās uz dārza šļūteni.

Tomēr joprojām palika galvenais jautājums: kas notiek ar svārku, pakļaujoties bailes izraisošam signālam? Andersons un viņa kolēģi izvirzīja hipotēzi, ka baiļu signāls virzīsies uz leju uz pretējā šūpoles gala no tā, ko veido PKCδ + neironi, noņemot griezumu no dārza šļūtenes un ļaujot baiļu signālam plūst. Bet kā pārbaudīt šo ideju?

Ievadiet neirofiziologu Andreasu Līti un viņa studentu Stephanu Ciocchi no Frīdriha Mīsera institūta Bāzelē, Šveicē. Darbā, kas veikts neatkarīgi no Andersona laboratorijas darba, Lūtijam un Čiokijam bailes izraisošo stimulu iedarbības laikā izdevās reģistrēt elektriskos signālus no amigdalas.

Interesanti, ka viņi atrada divu veidu neironus, kas uz bailēm izraisošo stimulu reaģēja pretēji: viens veids palielināja aktivitāti, bet otrs samazināja aktivitāti. Tāpat kā Andersons, viņi bija sākuši domāt, ka šie neironi ir izveidojuši svītriņu, kas kontrolē bailes no amigdala.

Tāpēc abas komandas apvienoja spēkus, lai noteiktu, vai Lüthi pētītās šūnas atbilst PKCδ + un PKCδ-šūnām, kuras Andersona laboratorija bija izolējusi. Eksperimenta rezultāti bija “iepriecinoši skaidri,” sacīja Andersons.

Šūnas, kas samazināja aktivitāti, saskaroties ar bailes izraisošiem stimuliem, skaidri atbilda Andersona laboratorijas izolētajiem PKCδ + neironiem, savukārt tās, kas palielināja viņu aktivitāti, atbilda PKCδ-neironiem.

"Šie rezultāti apstiprināja hipotēzi, ka PKCδ + neironi patiešām atradās pretējā svārka galā no tā, kuru baiļu signāls" nospiež ", saskaņā ar secinājumu, ka PKCδ + neironi saspiež" baiļu šļūteni "," sacīja Andersons. .

Molekulārās bioloģijas un elektrofizioloģijas laulība ir atklājusi baiļu ķēdes īpašības, kuras citādi nevarēja atklāt, sacīja Andersons.

"Smadzeņu funkcionālā ģeogrāfija ir organizēta tāpat kā visa pasaule," viņš atzīmēja. "Tas ir sadalīts kontinentos, valstīs, štatos, pilsētās, rajonos un mājās; mājas ir analogas dažādu veidu neironiem. Iepriekš amigdalu varēja sadalīt tikai dažādu pilsētu vai labākajā gadījumā apkaimju līmenī. Izmantojot šos jaunos ģenētiskos paņēmienus, mēs beidzot esam nonākuši līdz māju līmenim. ”

Un viņš piebilst, ka tas ļaus mums pilnībā izprast komunikācijas tīklus, kas pastāv starp neironiem smadzeņu apakšnodaļā, kā arī starp apakšnodaļām un dažādām jomām.

"Lai gan šie pētījumi atklāj tikai nelielu attēla daļu, tie ir svarīgs solis šajā virzienā," sacīja Andersons.

Avots: Kalifornijas Tehnoloģiju institūts