18 september 2017
Noradrenaline is een hormoon en neurotransmitter die ons lichaam en geest klaarstoomt voor actie. In het lichaam omvat dit functies van het sympathische zenuwstelsel zoals toenemende hartslag, bloeddruk en doorbloeding van spieren. In de hersenen, noradrenaline helpt ons alert te blijven en onze aandacht te richten, maar is ook belangrijk voor emotioneel leren, vooral wanneer het betrekking heeft op angst en angst. Hoewel wetenschappers al lang dachten dat alle noradrenerge neuronen in de locus coeruleus stuur dezelfde signalen naar de rest van de hersenen via een enkele, homogene populatie van cellen, wat niet klopte bij het team van RIKEN.
Zoals teamleider Joshua Johansen uitlegt, “de locus coeruleus functioneert in veel gedragingen, waaronder emotioneel leren en cognitieve en gedragsmatige flexibiliteit. We vroegen ons af hoe een homogeen systeem deze schijnbaar tegengestelde aspecten van gedrag zou kunnen reguleren. Verrassend genoeg was het antwoord dat het systeem niet homogeen is. "
Het team kwam tot deze conclusie door twee soorten leren te onderzoeken. De eerste was angst leren waarbij een dier leert om een geluid te associëren met een angstige gebeurtenis. Van dit type leren is bekend dat het noradrenaline doet toenemen in een deel van de hersenen dat de amygdala wordt genoemd. De tweede was het uitroeien van angst leren waarbij de associatie tussen het geluid en de gebeurtenis wordt afgeleerd door herhaling van het geluid zonder de angstige gebeurtenis. Bij dit soort flexibel leren gaat het om verhogingen van noradrenaline in een deel van de hersenen dat de mediale prefrontale cortex.
Experimenten hebben aangetoond dat tijdens het leren van angst de meeste noradrenerge neuronen werden geactiveerd door de intense aversieve situatie. Toen de angstresponsen echter veranderden tijdens het uitsterven, was een groep van locus coeruleus-neuronen al vroeg actief in het leren wanneer de angstreacties nog steeds hoog waren, terwijl een andere groep begon te reageren omdat de associatie werd afgeleerd en de emotionele reacties werden onderdrukt.
Verdere experimenten onthulden dat de noradrenerge celgroep die actief was tijdens angstige toestanden projecties naar de amygdala stuurde, terwijl de groep die tijdens de uitdoving actief was naar de mediale prefrontale cortex projecteerde.
De functies van deze twee afzonderlijke projecties werden duidelijk toen het team optogenetica gebruikte om de ene of de andere te remmen tijdens de verschillende leertoestanden. Het belemmeren van de projectie naar de amygdala tijdens het leren van angst voorkwam dat dieren het geluid associëren met de angstige gebeurtenis, terwijl het remmen ervan tijdens uitsterven een terugkeer naar normaal, flexibel gedrag mogelijk maakte. Daarentegen had het remmen van de prefrontale projectie geen effect op het leren van angst, maar in plaats daarvan verminderde het extinctieleren, wat resulteerde in dieren die zich bleven gedragen alsof ze bang waren voor het geluid, hoewel het de angstwekkende gebeurtenis niet langer voorspelde.
"Hoewel alle noradrenaline-cellen sterk reageerden tijdens intens leren van angst, ontdekten we dat tijdens extinctie-leren wanneer emotionele reacties moeten worden onderdrukt, kleinere populaties van noradrenaline-cellen op verschillende tijdstippen actief zijn", vertelde Johansen. “Concreet verschuift de activering van amygdala-projecterende cellen die proberen te behouden angst reacties, naar de prefrontale cortex-projecterende cellen die belangrijk zijn voor het onderdrukken van deze emotionele reacties. Dit is wat een verschuiving van reflexief maakt emotionele reacties normaal, flexibel gedrag. "
Omdat geneesmiddelen die gericht zijn op het noradrenalinesysteem momenteel worden ontwikkeld voor de behandeling van angststoornissen, kunnen deze bevindingen een impact hebben op toekomstige geneesmiddelen.
"Door de gedetailleerde circuits te begrijpen die ten grondslag liggen aan leren van angst en veiligheid", zegt Johansen, "suggereert onze studie dat noradrenaline-gebaseerde behandelingsbenaderingen zouden baat hebben bij meer specifieke doelgerichtheid en differentiële regulering van deze pro-angst- en anti-angstpopulaties van noradrenerge cellen. "
Het lab onderzoekt nu de moleculaire verschillen tussen deze verschillende celpopulaties in de hoop betere geneesmiddelenbehandelingen voor angststoornissen te ontwikkelen.
Verken verder: Volwassen hersenen produceren nieuwe cellen in een nog niet ontdekt gebied
Meer informatie: Modulaire organisatie van het noradrenalinesysteem van de hersenstam coördineert tegengestelde leerstaten, Nature Neuroscience (2017). DOI: 10.1038 / nn.4642
;
