Naukowcy z Sainsbury Wellcome Center (SWC) w UCL zaprezentowali precyzyjne mechanizmy mózgu, które umożliwiają zwierzętom przezwyciężenie instynktownych obaw. Opublikowane dzisiaj w Science, badanie myszy może mieć wpływ na opracowywanie terapeutyków w przypadku zaburzeń związanych z strachem, takimi jak fobi, lęk i zaburzenie stresu pourazowego (PTSD).
Zespół badawczy, kierowany przez dr Sarę Mederos i profesor Sonję Hofer, zmapował, w jaki sposób mózg uczy się tłumić reakcje na postrzegane zagrożenia, które z czasem okazują się nieszkodliwe.
„Ludzie rodzą się z instynktownymi reakcjami strachu, takimi jak reakcje na głośne odgłosy lub szybkie obiekty”, wyjaśnia dr Mederos, pracownik naukowy w laboratorium Hofer w SWC. „Możemy jednak zastąpić te instynktowne reakcje poprzez doświadczenie – jak dzieci uczące się cieszyć się fajerwerkami, zamiast obawiać się ich głośnych grzywek. Chcieliśmy zrozumieć mechanizmy mózgu leżące u podstaw takich form uczenia się”.
Korzystając z innowacyjnego podejścia eksperymentalnego, zespół badał myszy, które miało szanowne cień, który naśladował zbliżający się drapieżnik lotniczy. Początkowo myszy szukały schronienia podczas napotykania tego wizualnego zagrożenia. Jednak przy wielokrotnym narażeniu i bez faktycznego niebezpieczeństwa myszy nauczyły się zachować spokój zamiast uciekać, zapewniając badaczom model do zbadania tłumienia reakcji strachu.
W oparciu o wcześniejsze prace w laboratorium Hofer, zespół wiedział, że obszar mózgu zwany brzuszno -bocznym jądrem genikulowanym (VLGN) może tłumić reakcje strachu, gdy jest aktywny i był w stanie śledzić wiedzę o wcześniejszym doświadczeniu zagrożenia. VLGN otrzymuje również silny wkład z obszarów wizualnych w korze mózgowej, dlatego badacze badali, czy ten szlak neuronowy odgrywał rolę w nauce nie obawiania się zagrożenia wizualnego.
Badanie ujawniło dwa kluczowe elementy w tym procesie uczenia się: (1) określone regiony kory wizualnej okazały się niezbędne dla procesu uczenia się, a (2) struktura mózgu zwana brzuszno-bocznym jądrem genikulowanym (VLGN) przechowuje te wspomnienia indukowane uczeniem się.
„Stwierdziliśmy, że zwierzęta nie nauczyły się tłumić swoich reakcji strachu, gdy specyficzne korowe obszary wizualne, w których inaktywowano. Jednak gdy zwierzęta już nauczyły się zaprzestać ucieczki, kora mózgowa nie była już konieczna”, wyjaśnił dr Mederos.
„Nasze wyniki podważają tradycyjne poglądy na temat uczenia się i pamięci” – zauważa profesor Hofer, starszy autor badania. „Podczas gdy kora mózgowa od dawna uważana jest za główne centrum uczenia się, pamięci i elastyczności behawioralnej, stwierdziliśmy, że podkorowa VLGN, a nie kora wizualna faktycznie przechowuje te kluczowe wspomnienia. Ten ścieżka neuronowa może zapewnić związek między procesami poznawczymi neokortycznymi i” Stężenie „Zachowania za pośrednictwem pnia mózgu, umożliwiające zwierzętom dostosowanie zachowań instynktownych”.
Naukowcy odkryli również mechanizmy komórkowe i molekularne stojące za tym procesem. Uczenie się odbywa się poprzez zwiększoną aktywność neuronową w określonych neuronach VLGN, wywołanych uwalnianiem endokannabinoidów-mózgowych cząsteczek komunikacyjnych, o których wiadomo, że regulują nastrój i pamięć. To uwalnianie zmniejsza hamujące dane wejściowe do neuronów VLGN, co powoduje zwiększoną aktywność w tym obszarze mózgu, gdy napotyka się bodziec zagrożenia wizualnego, co tłumi reakcje strachu.
Implikacje tego odkrycia wykraczają poza laboratorium. „Nasze ustalenia mogą również pomóc w rozwoju naszego zrozumienia tego, co dzieje się nie tak w mózgu, gdy regulacja reakcji strachu jest upośledzona w takich warunkach, jak fobi, lęk i PTSD., Podczas gdy instynktowne reakcje strachu na drapieżniki mogą być mniej istotne dla współczesnych ludzi, szlak mózgu szlak Odkryliśmy również, że istnieje również u ludzi – wyjaśnia profesor Hofer. „Może to otworzyć nowe możliwości leczenia zaburzeń strachu poprzez celowanie w obwody VLGN lub zlokalizowane systemy endokannabinoidowe”.
Zespół badawczy planuje teraz współpracować z badaczami klinicznymi w celu zbadania tych obwodów mózgu u ludzi, z nadzieją na opracowanie nowych, ukierunkowanych leczenia nieprzystosowujących reakcji strachu i zaburzeń lękowych.
Badania zostały sfinansowane przez Grant Sainsbury Wellcome Center Core z Gatsby Charity Foundation and Wellcome (090843/f/09/z); Nagroda Wellcome Investigator (219561/z/19/z); Stypendium podoktoranckie EMBO (EMBO ALTF 327-2021) i nagroda Wellcome Early Career (225708/z/22/z).