Uczenie się i oduczanie w obawie: dwie twarze noradrenaliny (2017)

18 września 2017 r.
Uczenie się emocjonalne może tworzyć silne wspomnienia i silne reakcje emocjonalne, ale elastyczne zachowanie wymaga, aby reakcje te były hamowane, gdy nie są już odpowiednie. Naukowcy z Instytutu Brain Science RIKEN w Japonii odkryli, że uczenie się emocjonalne i elastyczne opiera się na ważnym podziale pracy w mózgu. Opublikowano w czasopiśmie Nature Neurosciencebadanie pokazuje, że te różne stany uczenia się wymagają odrębnych populacji neuronów, które powstają w locus coeruleus mózgu i przekazują sygnały za pomocą noradrenaliny.

Noradrenalina jest hormonem i neuroprzekaźnikiem, który przygotowuje nasz organizm i umysł do działania. W organizmie obejmuje to funkcje współczulnego układu nerwowego, takie jak zwiększenie częstości akcji serca, ciśnienia krwi i przepływu krwi do mięśni. w mózg, noradrenalina pomaga nam zachować czujność i skupić naszą uwagę, ale jest również ważna dla uczenia się emocjonalnego, zwłaszcza, gdy dotyczy strach i niepokój. Chociaż naukowcy od dawna sądzili, że wszystkie neurony noradrenergiczne w locus coeruleus wysyłaj te same sygnały do ​​reszty mózgu poprzez pojedynczą, jednorodną populację komórki, coś nie sumowało się w zespole RIKEN.

Jak wyjaśnia lider zespołu Joshua Johansen, „locus coeruleus funkcjonuje w wielu zachowaniach, w tym uczenie się emocjonalne oraz elastyczność poznawcza i behawioralna. Zastanawialiśmy się, jak jednorodny system mógłby regulować te pozornie przeciwstawne aspekty zachowania. Co zaskakujące, odpowiedź brzmiała, że ​​system nie jest jednorodny ”.

Zespół doszedł do tego wniosku, badając dwa rodzaje uczenia się. Pierwszym było uczenie się strachu, w którym zwierzę uczy się kojarzyć dźwięk z przerażającym wydarzeniem. Wiadomo, że ten typ uczenia się obejmuje wzrost noradrenaliny w części mózgu zwanej ciałem migdałowatym. Drugim było wygaśnięcie uczenia się strachu, w którym związek między dźwiękiem a wydarzeniem nie jest wyuczony poprzez powtarzanie dźwięku bez przerażającego wydarzenia. Ten rodzaj elastycznego uczenia się obejmuje wzrost noradrenaliny w części mózgu zwanej przyśrodkowa kora przedczołowa.

Eksperymenty pokazały, że podczas uczenia się strachu większość noradrenergicznych neuronów była aktywowana przez intensywną awersyjną sytuację. Jednakże, gdy reakcje strachu zmieniły się podczas wygaszania, jedna grupa locus coeruleus neuronów była aktywna na wczesnym etapie uczenia się, gdy reakcje strachu były nadal wysokie, podczas gdy inna grupa zaczęła odpowiadać, gdy związek był nieuczony i reakcje emocjonalne były tłumione.

Dalsze eksperymenty ujawniły, że grupa komórek noradrenergicznych aktywnych podczas stanów lękowych wysyłała projekcje do ciała migdałowatego, podczas gdy grupa aktywna podczas wymierania była rzutowana na środkową część kory przedczołowej.

Funkcje tych dwóch oddzielnych projekcji stały się jasne, gdy zespół wykorzystał optogenetykę do zahamowania jednego lub drugiego podczas różnych stanów uczenia się. Hamowanie projekcji do ciała migdałowatego podczas uczenia się strachu uniemożliwiło zwierzętom kojarzenie dźwięku z przerażającym wydarzeniem, podczas gdy powstrzymywanie go podczas wymierania ułatwiło powrót do normalnego, elastycznego zachowania. W przeciwieństwie do tego, hamowanie projekcji przedczołowej nie miało wpływu na uczenie się strachu, lecz zamiast tego zmniejszało uczenie się wymierania, co powodowało, że zwierzęta nadal zachowywały się tak, jakby się bały dźwięku, mimo że nie przewidywały już strasznego zdarzenia.

„Chociaż wszystkie komórki noradrenergiczne zareagowały silnie podczas intensywnego uczenia się strachu, odkryliśmy, że podczas uczenia się wygaszania, kiedy reakcje emocjonalne muszą być stłumione, mniejsze populacje komórek noradrenaliny są zaangażowane w różnych punktach czasowych” - opowiada Johansen. „Konkretnie, aktywacja przenosi się z komórek wydzielających ciało migdałowate, które próbują się utrzymać odpowiedzi strachowe, do komórek projekcyjnych kory przedczołowej, które są ważne dla ominięcia tych reakcji emocjonalnych. To właśnie umożliwia przejście od refleksji emocjonalne odpowiedzi do normalnego, elastycznego zachowania ”.

Ponieważ leki, których celem jest układ noradrenaliny, są obecnie opracowywane do leczenia zaburzeń lękowych, odkrycia te mogą mieć wpływ na przyszłe odkrywanie leków.

„Dzięki zrozumieniu szczegółowych obwodów leżących u podstaw uczenia się strachu i uczenia się bezpieczeństwa” - mówi Johansen - „nasze badanie to sugeruje noradrenaliny-oparte na podejściach terapeutycznych skorzystałyby na bardziej specyficznym ukierunkowaniu i zróżnicowanej regulacji tych pro-lękowych i przeciwdziałających lękowi populacji komórek noradrenergicznych. ”

Laboratorium bada obecnie różnice molekularne między tymi różnymi populacjami komórek w nadziei na opracowanie lepszych metod leczenia zaburzeń lękowych.

https://b98584f181.site.internapcdn.net/tmpl/v5/img/1x1.gifPrzeglądaj dalej: Dorosłe mózgi wytwarzają nowe komórki na wcześniej nieodkrytym obszarze

Więcej informacji: Modułowa organizacja układu noradrenaliny pnia mózgu koordynuje przeciwstawne stany uczenia się, Nature Neuroscience (2017). DOI: 10.1038 / nn.4642