Как устроена архитектура страха, и можно ли её разрушить

Пройти по темной квартире до туалета, а затем добежать до кровати и нырнуть под одеяло. Прийти на встречу с начальством. Впервые поцеловать человека, к которому испытываешь сильные чувства. Наш опыт извлечения страха и, что крайне важно, умение отпускать страх, строится вокруг одной группы клеток. Роль которых кардинально переигралась в новом исследовании.

На протяжении десятилетий астроциты ^[1], звездообразные клетки головного мозга ^[2], считались посредниками, управляющие нейронами. Новое исследование показало, что астроциты в миндалевидном теле играют роль в формировании страха, воспроизведении воспоминаний и, самое главное, в способности отпускать эти воспоминания. Формируя нейронную активность, а не просто поддерживая её, астроциты стали основной мишенью для изучения и лечения таких расстройств, как посттравматическое стрессовое расстройство ^[3] и хроническая тревожность ^[4].

Ключевые факты и термины

Чтобы не строить Вавилонскую башню из смыслов, предлагаю сразу обозначить основные термины материала. Они встречаются в тексте и, если что, вы всегда можете вернуться к этому разделу.

Объект исследования. Сами астроциты, которые кодируют и поддерживают сигналы страха в миндалевидном теле на уровне нейронной активности. Это доказывает, что астроциты так же важны для работы памяти, как и нейроны.

Угасание страха. Исследование показало, что активность астроцитов снижается по мере того, как угасают воспоминания о страхе. Поэтому, избирательное воздействие на астроциты может усилить или ослабить воспоминание о страхе.

Нарушение работы нейронных цепей. При нарушении активности астроцитов нейроны больше не могут формировать паттерны, необходимые для передачи защитных реакций остальной части мозга ^[2].

Связь с префронтальной корой. Нарушение работы астроцитов миндалевидного тела распространяется на префронтальную кору, влияя на то, как мозг ^[2] принимает решения в ситуациях, вызывающих страх.

Терапевтический потенциал. Воздействие на специфические для астроцитов сигнальные пути открывает новые возможности для лечения посттравматического стрессового расстройства, фобий и тревожных расстройств, дополняя традиционные методы терапии, направленные на нейроны.

Источник: Astrocytes enable amygdala neural representations supporting memory ^[5]

От света звёзд в пучины страха

Представьте себе звездообразную клетку в головном мозге ^[2], выпускающую тысячи тонких щупалец, чтобы охватить окружающие нейроны. Это астроцит, и долгое время ученые считали, что его задачи: заботиться о головном мозге ^[2], склеивать нейроны и поддерживать нейронные цепи ^[6].

Новое исследование показывает, что эти так называемые вспомогательные клетки, разбросанные по всему мозгу ^[2], играют столь же важную роль в формировании памяти о страхе, как и нейроны.

Астроциты тесно переплетены с нейронами в головном мозге ^[2], и казалось маловероятным, что они выполняют лишь рутинную функцию. Мы хотели понять, что они на самом деле делают — и как они формируют нейронную активность в разных процессах.

Линдси Халладей, доцент кафедры нейронаук Университета Аризоны и одна из ведущих авторов исследования. 

Лаборатория Халладей сотрудничала с исследователями из Национальных институтов здравоохранения в рамках этого межинституционального исследования, возглавляемого Эндрю Холмсом и Оленой Букало из Лаборатории поведенческой и геномной нейронауки.

Усвоение страха

Исследование, опубликованное в журнале Nature о том, что астроциты, растущие в миндалевидном теле, а это центр страха в головном мозге ^[2], помогают мозгу ^[2] усваивать информацию о том, чего следует бояться, поднимают из памяти эти воспоминания и, что особенно важно, обучают мозг ^[2] отпускать их.

Полученные результаты ставят под сомнение давно устоявшиеся представления о том, как работает память о страхе, и указывают на новые подходы к лечению таких расстройств, как посттравматическое стрессовое расстройство.

Исследовательская группа использовала мышей, чтобы понять: как мозг ^[2] обучается страху как механизму, как можно извлечь связанные со страхом воспоминания, а также в чем вклад нейронов и астроцитов в обучение страху.

Используя флуоресцентные датчики активности, команда наблюдала за реакцией астроцитов в реальном времени по мере формирования и последующего извлечения воспоминаний о страхе. Угасание воспоминаний напрямую коррелировало с угасанием активности астроцитов. Добавим к этому оптогенетику и технологические лазеры ^[7] – вот готовая машина «удаления страха».

Каскадный резонанс в активности нейронов

Когда исследователи избирательно усиливали или подавляли сигналы, посылаемые астроцитами соседним нейронам, сила воспоминаний о страхе соответственно менялась, доказывая, что астроциты не просто пассивные наблюдатели, а активные участники формирования страха.

Изменения в активности астроцитов также влияли на нейронные цепи. Когда активность астроцитов нарушалась, нейроны больше не могли формировать нормальные паттерны активности, связанные со страхом, и эффективно передавать информацию о запуске защитных реакций в областях мозга ^[2], которые помогают контролировать поведение при страхе. Результаты ставят под сомнение нейроноцентрические модели страха, показывая, что воспоминания о страхе не создаются исключительно нейронами. Что дает доступ к большей нейропластичности ^[8].

Воздействие, оказываемое на астроциты, распространилось за пределы миндалевидного тела. Эти манипуляции также повлияли на то, как сигналы страха передавались в префронтальную кору, область мозга ^[2], играющую ключевую роль в принятии решений.

Это позволяет предположить, что астроциты влияют не только на кодирование воспоминаний о страхе в миндалевидном теле, но и на то, как мозг ^[2] использует эти воспоминания для определения адекватных реакций на ситуации, вызывающие страх.

Больше, чем управление страхом

По словам Халладей, знание того, что астроциты играют ключевую роль в извлечении воспоминаний о страхе, позволяет переосмыслить терапевтические методы лечения расстройств, вызванных стойкими пугающими воспоминаниями, таких как посттравматическое стрессовое расстройство, тревожные расстройства и фобии.

Если астроциты помогают определить, проявляются ли воспоминания о страхе или успешно стираются, то воздействие на пути, связанные с астроцитами, а не на нейронные пути, в конечном итоге может дополнить нейротерапевтические методы.

Следующая цель Халладей — изучить, что делают астроциты в остальной части нейронной сети мозга ^[2], отвечающей за страх, поскольку миндалевидное тело работает в связке с другими областями мозга ^[2]. Та же префронтальная кора помогает в принятии решений в ситуациях, вызывающих страх, в то время как более глубокие структуры, такие как серое вещество в среднем мозге ^[2], выполняют специфические защитные действия: замри или беги. И, вполне может быть, что активность астроцитов уходит даже вглубь того, как мы ведем свой внутренний диалог ^[9].

Ответы на ключевые вопросы

В: Нас учили, что все мыслительные процессы происходят в нейронах. Так ли это?

О: Это старая модель. Теперь мы знаем, что астроциты тесно связаны с нейронами и действуют как «сопроцессор». Они не просто удерживают нейроны на месте. Астроциты активно решают, какие сигналы страха будут переданы дальше, а какие будут подавлены.

В: Могут ли эти «звездные клетки» помочь в лечении посттравматического стрессового расстройства?

О: Возможно, как один из механизмов. Посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР) — это, по сути, воспоминание о страхе, которое не «исчезает». Поскольку это исследование показывает, что астроциты отвечают за процесс избавления от страха, будущие лекарства могли бы воздействовать на эти клетки, чтобы помочь мозгу ^[2] наконец-то удалить травмирующие ассоциации.

В: Почему их называют астроцитами?

О: Из-за формы. Под микроскопом они выглядят как крошечные звёзды (от греческого astron) с длинными, тонкими отростками, которые поддерживают связь с тысячами расположенных рядом нейронов.

Традиционно, больше материалов про мозг ^[2], психику и сознание, вы найдете в сообществе Neural Hack ^[10]. Подписывайтесь, чтобы держать под рукой полезный контент!