Învățați și dezlănțuiți să vă temeți: Cele două fețe ale noradrenalinei (2017)

Noradrenalina este un hormon și neurotransmițător care ne face corpul și mintea pregătite pentru acțiune. În organism, aceasta include funcții ale sistemului nervos simpatic, cum ar fi creșterea ritmului cardiac, tensiunea arterială și fluxul de sânge către mușchi. În creier, noradrenalina ne ajută să rămânem în alertă și să ne concentrăm atenția, dar sunt de asemenea importante pentru învățarea emoțională, mai ales atunci când se raportează la frică și anxietatea. Deși oamenii de știință au crezut mult timp că toți neuronii noradrenergici din locus coeruleus trimite aceleași semnale către restul creierului printr-o singură populație omogenă celulele, ceva nu s-a adăugat la echipa de la RIKEN.

După cum explică liderul echipei Joshua Johansen, „locus coeruleus funcționează în multe comportamente, inclusiv învățare emoțională și flexibilitate cognitivă și comportamentală. Ne-am întrebat cum un sistem omogen ar putea regla aceste aspecte aparent opuse ale comportamentului. În mod surprinzător, răspunsul a fost că sistemul nu este omogen ”.

Echipa a ajuns la această concluzie examinând două tipuri de învățare. Primul a fost învățarea fricii în care un animal învață să asocieze un sunet cu un eveniment temător. Este cunoscut că acest tip de învățare implică creșteri de noradrenalină într-o parte a creierului numită amigdala. Al doilea a fost stingerea fricii de învățare în care asocierea dintre sunet și eveniment este dezvăluită prin repetarea sunetului fără evenimentul fricos. Acest tip de învățare flexibilă implică creșteri de noradrenalină într-o parte a creierului numită cortexul prefrontal medial.

Experimentele au arătat că, în timpul învățării fricii, majoritatea neuronilor noradrenergici au fost activate de situația intensă aversivă. Cu toate acestea, pe măsură ce răspunsurile la frică s-au schimbat în timpul stinsului, un grup de neuroni de locus coeruleus au fost activi la începutul învățării, când reacțiile de teamă erau încă mari, în timp ce un alt grup a început să răspundă, deoarece asocierea a fost dezvăluită și reacțiile emoționale au fost suprimate.

Experimente ulterioare au relevat faptul că grupul celular noradrenergic activ în timpul stărilor fricoase a trimis proiecții către amigdala, în timp ce grupul activ în timpul extincției s-a proiectat la cortexul prefrontal medial.

Funcțiile acestor două proiecții separate au devenit clare atunci când echipa a folosit optogenetica pentru a inhiba una sau alta în timpul diferitelor stări de învățare. Inhibarea proiecției către amigdala în timpul învățării fricii a împiedicat animalele să asocieze sunetul cu evenimentul fricos, în timp ce inhibarea acestuia în timpul stingerii a facilitat revenirea la un comportament normal, flexibil. În schimb, inhibarea proiecției prefrontală nu a avut niciun efect asupra învățării fricii, ci a redus învățarea la extincție, rezultând animale care au continuat să se comporte ca și cum ar fi speriat de sunet, deși nu mai prezicea evenimentul temător.

„Deși toate celulele noradrenergice au răspuns puternic în timpul învățării intense a fricii, am constatat că, în timpul învățării pe cale de dispariție, atunci când răspunsurile emoționale trebuie suprimate, populații mai mici de celule noradrenaline sunt angajate în diferite momente de timp”, a spus Johansen. In mod specific, activarea se schimba de la celule care proiecteaza amigdala, care incearca sa sustina răspunsuri de frică, la celulele pre-frontale care proiectează cortexul, care sunt importante pentru supraestimarea acestor răspunsuri emoționale. Aceasta este ceea ce permite trecerea de la reflexiv răspunsuri emoționale la un comportament normal, flexibil. ”

Deoarece medicamentele care vizează sistemul noradrenalină sunt în curs de dezvoltare pentru tratamentul tulburărilor de anxietate, aceste descoperiri ar putea avea un impact asupra descoperirii medicamentelor viitoare.

„Prin înțelegerea circuitelor detaliate care stau la baza învățării fricii și a învățării în siguranță”, spune Johansen, „studiul nostru sugerează acest lucru noradrenalineiAbordările bazate pe tratament ar beneficia de o direcționare mai specifică și de o reglementare diferențială a acestor populații pro-frică și anti-frică de celule noradrenergice. ”

Laboratorul examinează acum diferențele moleculare dintre aceste populații de celule diferite, în speranța dezvoltării unor tratamente medicamentoase mai bune pentru tulburările de anxietate.

Explorați în continuare: Creierul adult produce noi celule în zona anterior nedescoperită

Mai multe informații: Organizarea modulară a sistemului noradrenalinei trunchiului cerebral coordonează stările de învățare opuse, Nature Neuroscience (2017). DOI: 10.1038 / nn.4642