Как крошечный кластер глубоких мозговых ячеек управляет предотвращением

Оптогенетические исследования показывают, как глубокие мозговые структуры контролируют тревогу.

Избежание – это адаптивный ответ на угрозу, позволяющий животным держаться подальше от опасных ситуаций, как только мы узнаем, что они собой представляют. Несмотря на то, что избегание часто имеет решающее значение для выживания, оно может иметь неприятные последствия в качестве защитного ответа, когда оно приводит нас к тому, чтобы избежать ситуаций, которые являются полезными и не представляют реальной угрозы. Это можно увидеть клинически у людей с посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР) и Аварийным расстройством личности (AvPD), когда люди не могут заниматься, когда это будет полезно для этого.

Например, кто-то с ПТСР может избежать вождения или езды в машине после автокатастрофы, возможно, сначала избегая конкретной модели автомобиля в аварии, но затем избегая все больше и больше видов транспорта (в крайних случаях) из-за обобщения страха, пока они, по существу, больше не будут использовать какой-либо транспорт, возможно, даже оставшиеся дома. Люди с AvPD (подобно социальному тревожному расстройству, но более серьезным и распространенным) имеют экстремальное социальное торможение, избегают социальных взаимодействий, чувствуют себя неуверенно и неадекватно и очень чувствительны к оценке другими. Избежание может также ограничить то, о чем мы можем думать. Люди часто подавляют мысли и подавляют чувства («эмпирическое избегание»), что приводит к повседневным проблемам и мешает личностному росту и развитию.

Когда люди имеют неадекватные ответы на воспринимаемую угрозу, настолько, что это мешает социальным отношениям и стремлению к желаемым действиям, избегание может быть искалечено. Чтобы добавить оскорбление к травме, избегание препятствует людям заниматься конструктивным поведением, например, заниматься той деятельностью, которую они боятся делать (например, ездить в автомобиле, быть более социально эффективным в работе и в личных условиях), когда это приведет к страх. Избежание предотвращает как обучение новому поведению, так и возможность вернуться к подходам, которые хорошо работали – до того, как негативный опыт привел к отказу от ответа. Таким образом, избежание может блокировать посттравматические реакции, препятствуя терапевтическому повторному вовлечению и выздоровлению.

Общая модель в теории травм, по общему признанию, слишком упрощенная, состоит в том, чтобы рассматривать миндалин как порождающий страх (хотя он связан с другими эмоциональными состояниями), а гиппокамп – как контекст, связанный с повествованием или эпизодической памятью и пространственной ориентацией. Таким образом, в ПТСР миндалин будет слишком активным (например, все автомобили будут реагировать на тревогу), и гиппокамп будет неработоспособным, позволяя нам полагать, что все автомобили были фактически угрозами (даже если мы интеллектуально понимаем, что это не так) , что приводит к своего рода «мозговым узором» высших функций у более старых, глубоких частей мозга.

• Нейровизуализация, каннабис и эффективность и функция мозга
• Властелины держат вас на яичках, постоянно
• Что вы просите в терапии?
• Недавние исследования в области арт-терапии: измерение настроения, боли и мозга
• Жизнь через страх и беспокойство

Напротив, без ПТСР кто-то, кто был в автокатастрофе, мог бы признать, что чувствовал страх попасть в машину (если они это сделали), но положил ее в перспективе, признав, что их страхи преувеличены, если они понятны. Таким образом, основная модель заключается в том, что в патологических состояниях существует дисбаланс, когда амидала слишком сильна, а гиппокамп слишком слаб, подавляющий лобную кору (которая связана с исполнительными функциями) и ведет к неадекватному избеганию. Терапевтические усилия направлены на восстановление этого баланса различными способами.

Тем не менее, есть еще кое-что для истории, как изящно демонстрирует текущее исследование Хименеса и его коллег (2018). Выходя за пределы гиппокампа как чисто о контекстуализации памяти и страха, предыдущая работа продемонстрировала, что, когда верхняя сторона («дорзальная») гиппокампа задействована на месте (в контексте), сторона живота («брюшная») связан с обработкой беспокойства и последующими поведенческими ответами. Вентральный гиппокамп соединяет (посылает «проекции» нейронов в) различных ключевых областей головного мозга, включая амигдалу, гипоталамус (вовлеченный в основные физиологические действия, стресс-ответы и основные поведения млекопитающих) и другие.

Чтобы определить роль тревожных клеток в вентральном гиппокампе, Хименес и его коллеги использовали оптико-мышиную модель мыши. Имплантировали крошечный микроскоп глубоко в мозг этих мышей, чтобы непосредственно посмотреть на активность клеток в интересующих областях и использовать вирус для программирования этих ячеек, чтобы их можно было включать и выключать с помощью небольшого волоконно-оптического кабеля, светящего свет на этом часть гиппокампа (техника, известная как «оптогенетика»). Поскольку эти области мозга по существу разделены всеми млекопитающими и очень консервативны по эволюции, результаты этой модели грызунов могут распространяться на людей многими различными способами.

• Отклонение привязанности и поиск любви
• Массовое питание после сексуальной травмы
• Поставщики медицинских услуг продолжают пропускать знак
• Вторжение ублюдков
• Вы хотите потерять себя

Глядя на клетки тревоги в гиппокампе.

Источник: Jimenez et al., 2018

Этот чрезвычайно деликатный и красивый подход позволил исследователям точно увидеть, что произошло, когда мыши были подвержены угрожающей, стрессовой ситуации, и чтобы узнать, что произошло, когда они включили и выключили эти камеры. Могут ли мыши, демонстрирующие ответы на основе страха, продолжать показывать эти ответы, когда те клетки в брюшном гиппокампе были отключены? Кроме того, какие части мозга активируются клетками тревоги в гиппокампе, что приводит к избеганию и смежным реакциям на угрозы?

Во-первых, мышей обучали избегающим и основанным на страхе ответам с использованием нескольких стандартных протоколов исследований (например, избегание бесстрахами очень яркого света, обустройство страха с помощью коробки электрошока). Исследователи сравнивали ответы клеток гиппокампа в разных условиях, чтобы убедиться, что они действительно видят реакции на беспокойство. Они обнаружили, что нейроны, называемые vCA1, избирательно активируются из-за страха, приводя к избеганию, а не к другим условиям.

Используя optogenetics для переключения этих клеток vCA1 (и различных не связанных с беспокойством клеток, контролирующих другие ответы) вкл и выкл, наряду с множеством дополнительных манипуляций, они смогли определить, что не только эти клетки специфичны для беспокойства, но также что они контролировали предотвращение, связанное с страхом, отправив сообщение в боковой гипоталамус, который затем породил поведенческие и физиологические реакции. Другими словами, когда клеткам vCA1 было позволено нормально функционировать, они приводили к реакциям избегания на основе страха и реакциям стресса, активируя гипоталамус.

Когда они выключали клетки vCA1, животные не проявляли избегающих реакций страха, даже когда они были обусловлены этим. Они также показали, что в то время как те же самые клетки vCA1, связанные с миндалевидной инфекцией, они не контролировали поведение избегающего действия через эту часть мозга. Скорее, связь между миндалиной и гиппокампом больше связана с изучением ответов, основанных на страхе, в первую очередь, в соответствии с современным пониманием.

В то время как клиническое применение у людей далеки, заключение о том, что конкретная группа клеток гиппокампа приводит к предотвращению страха, вызванного определенным влиянием на гипоталамус, является фундаментальным открытием. Если мы сможем разработать подходы к конкретному воздействию на эту область, возможно, можно будет непосредственно нацелить на неадекватное избегание, а также другие ответы на основе страха, обнаруженные при клинических расстройствах с помощью обычных методов лечения, а также с помощью методов стимуляции мозга. В принципе, подобные выводы также могут быть полезны в судебно-медицинских условиях, чтобы увидеть, действительно ли происходит реакция на происходящее, наблюдая за тем, что происходит в самом мозгу. Например, теоретически можно проверить на неврологическом уровне отчет, который сообщает, что он не может работать на работу из-за избежания несчастного случая.

В дополнение к клиническому потенциалу, имея четкое понимание того, где находятся клетки vCA1, и что они делают, позволяет исследователям более эффективно изучать людей с использованием неинвазивных методов, таких как исследования нейровизуализации, чтобы выяснить, является ли человеческая версия клеток vCA1 делать то же самое, что и у мышей. Это может быть полезно для диагностики. Например, «биомаркер» более высокой активности в вентральном гиппокампе может быть объединен с другими связанными результатами, чтобы привести к надежному диагностическому тесту. Все больше и больше, особенно в психиатрических условиях и в других областях, где нет ни одного биологического теста, использование интенсивных вычислительных методов для определения «больших данных» является новой парадигмой.

Хорошим примером такого подхода является использование фармакогеномического тестирования для прогнозирования реакции лекарственного средства, например, с антидепрессантами, антипсихотиками, болеутоляющими средствами и другими методами лечения. Фармакогеномическое тестирование уже используется в клинической практике, а на ранней стадии становится стандартом. Вместо того, чтобы иметь один тест, который говорит нам, будет ли кто-либо отвечать на данное лечение, анализ результатов нескольких тестов (каждый из которых ограничен ограниченным использованием) предоставляет клинически значимую информацию. Более мелкие тесты могут быть встроены в вычислительную модель, тем более полезен общий диагностический тест, и, поскольку новые исследования доступны, модель может быть изменена и уточнена.

Использование изображений головного мозга для диагностических целей требует также способности воспринимать большие данные, исследуется для других клинических состояний, включая депрессию. Например, глядя на данные визуализации группы пациентов с депрессией, исследователи смогли идентифицировать четыре разных «биотипа» депрессии. Следующие шаги будут включать разработку клинически полезного диагностического теста и корреляцию различных биотипов депрессии с доступными методами лечения для оптимизации принятия клинических решений. Когда он стоит, пока пейзаж смещается

Рекомендации

Jimenez CJ, Su K, Goldberg R …, Paninski L, Hen R & Kheirek MA. (2018). Тревожные клетки в Гипокампальной-Гипоталамической цепи. Нейрон 97, 1-14
7 февраля 2018 года