Sićušni neuronski krugovi upravljaju protokom straha
Neki definiraju strah kao emocionalni odgovor na opaženu prijetnju. Znamo da strah povećava broj otkucaja srca, stisne želudac, steže grlo i zamrzava mišiće na mjestu.
Novo istraživanje otkriva da strah započinje u mozgu, a on je tamo - posebno u mikrovezovima bademaste strukture nazvane amigdala - kojim se kontrolira, obrađuje i izaziva.
Istraživački tim pod vodstvom znanstvenika s Kalifornijskog tehnološkog instituta (Caltech) poduzeo je važan korak ka razumijevanju toga kako nastaje taj početak tako što je počeo secirati živčani sklop straha.
Njihov rad objavljen je u ovotjednom izdanju časopisa Priroda.
U radu je vodeći istražitelj dr. David J. Anderson opisao mikrovezje u amigdali koje kontrolira ili „izlazi“ odljev straha iz te regije mozga.
Dotični mikrokrug, objasnio je Anderson, sadrži dvije podvrste neurona koji su antagonistički - imaju suprotne funkcije - i koji kontroliraju razinu straha koji izlazi iz amigdale djelujući poput klackalice.
"Zamislite da je jedan kraj klackalice ponderiran i normalno sjedi na vrtnom crijevu, sprječavajući da voda - u ovoj analogiji, impuls straha - protiče kroz njega", rekao je Anderson.
"Kad stigne signal koji pokreće reakciju straha, on pritiska dolje na suprotni kraj klackalice, podižući prvi kraj s crijeva i dopuštajući strahu, poput vode, da teče." Jednom kada je protok straha započeo, taj se impuls može prenijeti i na druge dijelove mozga koji kontroliraju bojažljivo ponašanje, poput smrzavanja na mjestu.
"Sad kad znamo za taj mehanizam 'klackalice'", dodao je, "on će možda jednog dana pružiti novu metu za razvoj specifičnijih lijekova za liječenje psihijatrijskih bolesti temeljenih na strahu, poput posttraumatskog stresnog poremećaja, fobija ili anksioznih poremećaja."
Ključ razumijevanja ovog osjetljivog mehanizma, rekao je Anderson, bio je u otkrivanju "markera" - gena koji će identificirati i omogućiti znanstvenicima diskriminaciju između različitih tipova neuronskih stanica u amigdali.
Andersonova skupina pronašla je svoj marker u genu koji kodira enzim poznat kao protein-kinaza C-delta (PKCδ). PKCδ se izražava u otprilike polovici neurona unutar podjele središnje jezgre amigdale, dijela amigdale koji kontrolira izlaz straha.
Istraživači su mogli fluorescentno označiti neurone u kojima se eksprimira protein kinaza; to je omogućilo istraživačima da mapiraju veze tih neurona, kao i da nadgledaju i manipuliraju njihovom električnom aktivnošću.
Anderson je rekao da su studije otkrile da PKCδ + neuroni čine jedan kraj klackalice uspostavljanjem veza s drugom populacijom neurona u središnjoj jezgri koji ne eksprimiraju enzim, koji se nazivaju PKCδ− neuroni.
Također su pokazali da neuroni pozitivni na kinazu inhibiraju odljev iz amigdale - dokazujući da djeluju kao kraj klackalice koja leži na vrtnom crijevu.
Ipak, ostalo je ključno pitanje: Što se događa s klackalicom tijekom izlaganja signalu koji izaziva strah? Anderson i njegovi kolege pretpostavili su da će se signal straha odgurnuti na suprotni kraj klackalice od onog koji čine PKCδ + neuroni, uklanjajući prešanje s vrtnog crijeva i dopuštajući protok signala straha. Ali kako testirati ovu ideju?
Ulaze neurofiziolog Andreas Lüthi i njegov student Stephane Ciocchi s Instituta Friedrich Miescher u Baselu u Švicarskoj. U radu obavljenom neovisno od laboratorija Anderson, Lüthi i Ciocchi uspjeli su snimiti električne signale iz amigdale tijekom izlaganja podražajima koji izazivaju strah.
Zanimljivo je da su pronašli dvije vrste neurona koji su na suprotan način reagirali na podražaj koji izaziva strah: jedan tip povećao je svoju aktivnost, dok je drugi tip smanjio svoju aktivnost. Poput Andersona, i oni su počeli misliti da ti neuroni tvore klackalicu koja kontrolira izlaz straha iz amigdale.
I tako su se dva tima udružila da utvrde jesu li stanice koje je Lüthi proučavao odgovarale PKCδ + i PKCδ− stanicama koje je Andersonov laboratorij izolirao. Rezultati pokusa bili su "zadovoljavajuće jasni", rekao je Anderson.
Stanice koje su smanjile svoju aktivnost suočavajući se s podražajima koji izazivaju strah jasno su odgovarale PKCδ + neuronima koje je Andersonov laboratorij izolirao, dok su one koje su povećavale svoju aktivnost odgovarale PKCδ− neuronima.
"Ovi su rezultati podržali hipotezu da su se PKCδ + neuroni doista nalazili na suprotnom kraju klackalice od onoga na koji signal straha 'pritišće', u skladu s nalazom da PKCδ + neuroni gnječe" crijevo straha ", rekao je Anderson ,
Brak molekularne biologije i elektrofiziologije otkrio je svojstva strahovitog kruga koja se nisu mogla otkriti na bilo koji drugi način, rekao je Anderson.
"Funkcionalna geografija mozga organizirana je poput svjetske", napomenuo je. „Podijeljeno je na kontinente, države, države, gradove, četvrti i kuće; kuće su analogne različitim vrstama neurona. Prije je amigdalu bilo moguće secirati samo na razini različitih gradova ili, u najboljem slučaju, kvartova. Sad, koristeći ove nove genetske tehnike, konačno smo se spustili na razinu kuća. "
A to je, dodaje, ono što će nam omogućiti da u potpunosti razumijemo komunikacijske mreže koje postoje između neurona unutar pododjela mozga, kao i između pododjela i različitih područja.
"Iako ove studije osvjetljavaju samo mali dio slike, važan su korak u tom smjeru", rekao je Anderson.
Izvor: Kalifornijski institut za tehnologiju
