Исследование объясняет, как мозг реагирует на страх

В этом месяце в домах с привидениями по всей стране угрожающие фигуры выпрыгнут из тени, побуждая посетителей – с широко раскрытыми глазами и сердцебиением – инстинктивно замирать и бежать.

С точки зрения эволюции, это «врожденное угроза Реакция» является ключом к выживанию, помогая широкому кругу видов животных спасаться от хищников. Но перегрузка может вызвать проблемы у людей.

Исследовательская группа Университета Колорадо в Боулдере выявила новую цепь мозга, отвечающую за организацию реакции на угрозу. Это плотное скопление специализированных нейронов, известное как межножковое ядро (IPN), не только запускает реакцию «замерзай и беги», но и снижает ее, когда животные понимают, что реальной опасности нет.

У людей с тревогой или посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР), эта цепь может быть разорвана, говорят авторы.

Полученные результаты могут помочь объяснить, почему некоторые люди имеют большую склонность к риску, чем другие, и привести к появлению новых методов лечения психических расстройств.

«Система угроз мозга подобна сигналу тревоги. Она должна звучать, когда опасность реальна, но должна отключаться, когда ее нет», — сказала первый автор Элора Уильямс, аспирант кафедры психологии и нейронауки. «Наше исследование показывает, как мозг учится тонко настраивать эти реакции на основе опыта, помогая нам адаптироваться к миру».

Выводы опубликовано в журнале Молекулярная психиатрия.

Ложная тревога

Для исследования Уильямс и старший автор Сюзанна Молас, доцент кафедры психологии и нейробиологии, разработали нечто похожее на дом с привидениями, наполненный мышами.

В течение трех дней подряд они периодически проецировали тень, похожую на хищника, или «визуальный маячащий стимул» на экран над большой ареной, где мыши были заняты перемещением по лабиринту.

Камеры прокатились. Благодаря использованию метода визуализации, называемого волоконной фотометрией, который использует флуоресцентные белки для передачи сигналов. нейронная активностьисследователи измерили то, что происходило в в реальном времени внутри мышиного мозга.

В первый день, когда зловещая фигура появилась над головой, мыши, как и ожидалось, замерли.

Это имеет смысл, объяснил Молас. Замерзание — это фундаментальная реакция на стресс, позволяющая животным, включая человека, сосредоточить свои обостренные чувства на обнаружении того, откуда может исходить опасность и насколько быстро она приближается.

Затем мыши скрылись в укрытии в углу и присели на корточки, прежде чем снова выйти наружу.

Ко второму дню мыши начали по-другому реагировать на надвигающуюся тень. Они перестали мерзнуть, меньше времени проводили в гнезде и больше исследовали гнездо. На третий день жуткая фигура их уже почти не беспокоила.

Их мозговая деятельность также изменилась.

В первый день, когда появилась тень, их IPN ожил, а клетки, называемые ГАМКергическими нейронами, привели организм в состояние повышенной готовности, подавая сигналы в области мозга, связанные со страхом. На третий день, когда животные поняли, что угроза нереальна, большая часть IPN погасла.

Другие типы нейронов в IPN активируются, когда животные входят в зону приюта, сигнализируя о безопасности и помогая «заглушить тревогу мозга», сказал Уильямс.

В других экспериментах команда использовала метод под названием оптогенетика, который использует свет для манипулирования клетками мозга и контроля активности нейронов в цепи IPN. Влияние на поведение мышей было глубоким.

Когда ГАМКергические нейроны замолчали до появления тени, животные меньше замерзали и проводили меньше времени, прячась в укрытии. Когда эти нейроны были включены на протяжении трехдневного эксперимента, животные так и не привыкли к надвигающейся тени.

«В совокупности эти результаты указывают на то, что IPN является важнейшим контуром, помогающим нам обрабатывать потенциальные угрозы и соответствующим образом адаптироваться, когда мы узнаем, что они не подвергают нас опасности», — сказал Молас.

Короткое замыкание

На протяжении десятилетий исследования с использованием более старых методов, таких как обусловливание Павлова, указывали на то, что миндалевидное тело и гиппокамп являются ключевыми игроками в реакции страха и угрозы.

Новое исследование является первым, которое определило менее известный IPN, крошечную часть древнего среднего мозга, как ключевой инструмент, позволяющий нам адаптироваться к ложным угрозам и преодолеть необоснованные страхи.

Необходимы дополнительные исследования, но возможно, что у тех, кто рискует, IPN менее активен, в то время как те, кто изо всех сил пытается прийти в себя после пугающего опыта, могут иметь большую активность в этом контуре.

По мнению авторов, сбои в IPN также могут играть роль в усилении тревоги, посттравматического стрессового расстройства и других психических расстройств.

Они уже приступили к следующим исследованиям.

В конечном итоге они надеются, что их открытие может привести к новым способам точного нацеливания на IPN.

«Идентификация нейронных цепей, лежащих в основе обработки угроз и адаптивного обучения, жизненно важна для понимания невропатологии тревоги и других состояний, связанных со стрессом», — сказал Уильямс.