Оптогенетика разрешает нейробиологам отключать и отключать

Источник: Pixabay / Бесплатное изображение

Словарь Вебстера определяет страх как «неприятную эмоцию, вызванную убеждением, что кто-то или что-то опасно, может вызвать боль или угрозу». Когда вы в последний раз испытывали страх? Есть ли человек, место или деятельность, которая наполняет вас страхом? Как вы справляетесь со своим страхом?

Как спортсмен с выносливостью, я столкнулся со многими страшными ситуациями, такими как: плавание триатлонной ноги Ironman в затопленных акулами водах Южной Африки, прохождение через Долину Смерти в 130 ° F во время Ультрамаратона в Бадуотере, и зная, что мне нужно бежать без остановок в течение 24 часов на беговой дорожке на оживленном перекрестке Манхэттена.

Вместо того, чтобы скрываться под обложками или избегать страшных ситуаций, я научился «смотреть в лицо дракону», используя различные техники, о которых я писал в блогах « Психология сегодня», например «5 способов, основанных на нейробиологии, чтобы очистить ваши Разум "и" Возвращение к неизменному месту показывает, как вы изменились ".

Есть ли люди, места или физические действия, которые наполняют вас страхом?

• Zombieland 2 – Издание в честь Дня матери
• Мейсон Суиринген и психология группы дань
• Лучшие 10 советов для лучшей жизни
• Иммунитет Зеркала Диаметрический Разум
• Вспоминая Фредерика Хадсона

Сегодня утром я был рад узнать о методе, который неврологи в Массачусетском технологическом институте (Массачусетском технологическом институте) разработали для выключения условно-условных реакций у мышей. Их открытия открывают двери для революционных методов, которые люди могли бы использовать в свое время, чтобы перевести свои умы, чтобы отрицать обучение обучению и избеганию обучения.

Исследование апрельского 2015 года «Механизм цепи для дифференциации положительных и отрицательных ассоциаций» было опубликовано в журнале Nature .

Нейробиологи MIT использовали ультрасовременные оптико-генетические инструменты, чтобы точно определить механизмы условного избегания, обусловленного страхами, и поведения, обусловленного вознаграждением, которые имеют решающее значение для выживания вида. Использование «optogenetics» позволило исследователям манипулировать отдельными нейронами, проецирующимися как на « сохраняющий контекст гиппокамп », так и на « хранимую эмоцию амигдалу ».

• Маккензи Филлипс и Стокгольмский синдром
• Вспоминая Иисуса (или нет)
• Проблемы со сном: неприятность или серьезная проблема со здоровьем?
• Желания 111-летней японской женщины
• Когда Травма нарушает любовь

Нейрональные схемы отрицательных (красных) и положительных (зеленых) ассоциаций часто переплетаются,

Источник: Praneeth Namburi, Anna Beyeler, Ph.D., Kay M. Tye, Ph.D., Массачусетский технологический институт

Неожиданное открытие, Кей Кей, доктор философии и коллеги из Массачусетского технологического института обнаружили, что перекресток сходящихся цепей в базолатеральной миндалине вовлечен в изучение страха и награды. Первоначально они были в тупике относительно того, как миндалина может организовать такое противоборствующее поведение – например, искать награду и избегать.

Ответ на эту загадку, по-видимому, заключается в том, что одна нейронная цепь выступает в центр вознаграждения, ядро ​​упирается, а другие проекты в соседний центр страха – центральную амигдалу, которая является «выходной станцией» эмоционального центра мозга.

Оптическое стимулирование проекции центра вознаграждения может усилить позитивное подкрепление и ощущение безопасности. С другой стороны, стимулирование проекции центра страха способствовало отрицательному укреплению. Аналогичным образом, блокирование проекции центра страха ослабляет страх и улучшает обучение наградам.

Неврологи обнаружили, что каждая проекция схемы состоит из отдельных популяций переплетенных нейронов. Используя флуоресцентные трафареты оптоэлектрики, они смогли отличить, какие нейроны принадлежали каждой цепи.

Для этого исследования мышам подверглись классический страх или компенсация вознаграждения, и они были обучены либо бояться звука в паре с шоком, либо ассоциировать тон с сахарной наградой. Исследователи Массачуссетского технологического института измерили силу нервных связей как в «страшной», так и в «безопасной» среде.

Самое яркое открытие этого исследования состояло в том, что связь между нейронами и проекциями центра вознаграждения снижалась после изучения страха и увеличивалась с вознаграждением за обучение. И наоборот, связь с проекциями центра страха увеличивалась со страхом обучения и уменьшалась после обучения вознаграждения.

«Эти сходящиеся механизмы в анатомически переплетенных схемах могут содержать ключ к дразнению, как позитивные и негативные эмоциональные ассоциации могут влиять друг на друга», – заключил Тай в пресс-релизе.

Отрицательные эмоции могут быть заменены положительными эмоциями на нейробиологическом уровне

В аналогичном исследовании исследователей из Массачусетского технологического института Сусума Тонегава и его коллеги смогли преобразовать отрицательную память в положительную память. Исследование августовского 2014 года «Двунаправленный переключатель валентности, связанного с инграммной погрешностью гиппокампа», также было опубликовано в журнале Nature .

В пресс-релизе Тонегава говорит: «Существует несколько доказательств, связанных с пиш-терапией, что положительная память может подавлять воспоминания об отрицательном опыте. Мы показали, как эмоциональная валентность воспоминаний может быть переключена на клеточный уровень ».

Экстатические и травматические эпизоды вашей жизни хранятся в определенных нейронных сетях, называемых энграм как уникальные воспоминания в вашем мозгу. Есть ли у вас какие-либо симптомы посттравматического стрессового расстройства, связанные с обусловленным страхом ответом?

В те дни, когда Манхэттен все еще имел некоторые грубые окрестности, меня подпрыгнули трое парней, которые избили меня однажды вечером, когда я шел домой в свою квартиру в Ист-Виллидж. Событие оставило глубоко засеянное состояние страха, которое заставило бы мои ладони потеть и сердце гоняться в любое время, когда я попал в несколько кварталов от преступления. Мне потребовались месяцы, чтобы пройти домой по тому же маршруту, где меня избили.

С другой стороны, кодирование определенного места как безопасного, безопасного и ощущающего себя как дома может создать эту реальность. Будучи спортсменом, я смог создать позитивные ассоциации, независимо от реальности ситуации, и усвоил психологическую утонченность, необходимую для того, чтобы свести на нет любое состояние страха, которое я мог бы связать с встречными бурями на гоночном курсе.

Поскольку я рассматриваю себя как человеческую лабораторную крысу, интересно читать Тонегаву, описывают, как этот тип контекстуальной информации записывается в гиппокампе мозга, тогда как эмоциональный компонент памяти хранится отдельно, в миндалине. Как он объясняет это, «миндалина может хранить информацию с положительной или отрицательной валентностью и связывать ее с памятью».

Тонегаве и его коллегам было любопытно узнать, могут ли они изменить память, которая уже сильно связана с эмоциями. Вопрос в миллион долларов: «Как только у животного возникло страх перед местом, может ли память о том месте стать приятным?»

Чтобы найти ответ, Tonegawa и другие помещали мышей в камеру, которая вызывала легкий шок. Поскольку мышь образована из памяти, основанной на страхе этого опасного места, они использовали оптогенетику для вставки светочувствительного белка в клетки, которые хранят информацию.

Путем связывания продуцирования светочувствительного белка с активацией гена, который включается по мере кодирования воспоминаний, они смогли ориентировать светочувствительность на клетки, в которых размещалась вновь сформированная память.

Мышей затем удаляли из камеры, и через несколько дней ученые искусственно активировали память, прожевывая свет в клетки, хранящие память о страшном месте. Как и ожидалось, животные отреагировали путем замораживания на месте и избегали дальнейших исследований, которые указывали на то, что они боялись.

Затем ученые решили переписать страх, предоставив мышам положительные ассоциации в страшную палату, несмотря на то, что их отрицательные ассоциации привязаны к месту. Таким образом, они поместили мышей в новую среду, но вместо шока они имели возможность взаимодействовать с мышами-самцами, которые заставляли их чувствовать себя в безопасности.

Поскольку мышам, связанным в безопасной среде, исследователи снова активировали свои воспоминания о памяти, хранящие страх, используя оптогенетический свет. Но на этот раз они активировали только одно подмножество памяти-памяти нейронов одновременно – либо в гиппокампе, либо в миндалине.

Когда исследователи реактивировали ячейки памяти, хранящиеся в гиппокампе, в то время как мыши взаимодействовали с самками, ячейки памяти в гиппокампе приобрели новую положительную эмоциональную связь. Интересно, что мыши теперь искали среду, которая ранее была связана со страхом.

Это доказательство положительное, что отрицательные воспоминания могут быть переработаны с использованием классических кондиционирования и переплетения положительных ассоциаций в нейронные сети, связанные с негативными средами.

Заключение: Каковы человеческие последствия Optogenetic исследований на мышах?

Тонегава подчеркивает, что успех исследователей Массачусетского технологического института с переключением эмоций памяти на мышах и отключением их не будет немедленно переводиться в человеческие методы лечения или вмешательства.

К сожалению, нет никаких существующих технологий, которые в настоящее время могут манипулировать человеческими нейронами, как исследователи MIT могут в экспериментах на мышах. Тем не менее, Tonegawa считает, что лучшее понимание нейронных цепей, связывающих гиппокамп и миндалину, может привести к развитию лучших фармацевтических препаратов и других вмешательств в будущем.

Это видео из MIT показывает, как оптогенты позволяют невротикам контролировать активность конкретных нейронов.

Если вы хотите прочитать больше на эту тему, ознакомьтесь со статьями в моей психологии сегодня :

• «5 способов, основанных на нейронауке, чтобы очистить ваш разум»
• «Возвращение к неизменному месту показывает, как вы изменились»
• «Воображение может изменить восприятие реальности»
• «Нейробиологи открывают корни« страха-вызванного замораживания »
• «Нейронаука успокоения младенца»
• «Нейробиология благодати под давлением»

© Christopher Bergland 2015. Все права защищены.

Следуйте за мной на Twitter @ckbergland для получения обновлений в сообщениях в блоге Athlete's Way .

The Athlete's Way ® является зарегистрированным товарным знаком Christopher Bergland.