Психолог в интернете Новости наук о человеке и психологическая помощь. Сайт психолога Андрея Гаврилова.
Согласно новому исследованию, опубликованному в The Journal of Neuroscience, серотонин – химическое вещество мозга, широко известное своим влиянием на настроение и тревожность, – удивительным образом действует в мозжечке. Ученые обнаружили, что повышение уровня серотонина в этой специфической области мозга у мышей на самом деле снижает тревожность – эффект, противоположный тому, который часто наблюдается в других областях мозга.
Это открытие подчеркивает новый механизм, с помощью которого мозжечок участвует в регуляции тревожности.
Ученых уже давно интересуют сложные нейронные цепи, которые управляют тревожностью. Более глубокое понимание этих цепей может проложить путь к более целенаправленному и эффективному лечению тревожных расстройств, от которых страдают миллионы людей по всему миру. Предыдущие исследования отдельно указывали на то, что серотонин – нейромедиатор, который, как известно, влияет на настроение, и мозжечок, область мозга, расположенная на затылке, – потенциально играют роль в возникновении тревожности.
Серотонин хорошо известен как ключевой игрок в регуляции тревожности в других областях мозга, и для лечения тревожности обычно используются такие препараты, как селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СИОЗС), которые повышают уровень серотонина. Аналогичным образом, клинические наблюдения и исследования на животных показали наличие связи между мозжечком и тревожностью, но точная природа этой связи оставалась неясной.
Исследователи Пей Верн Чин из Пенсильванского университета и Джордж Огастин из Лаборатории естественных наук Темасека попытались выяснить, влияет ли серотонин в самом мозжечке непосредственно на тревожное поведение. Они стремились выяснить, может ли манипулирование уровнем серотонина в этой области мозга оказать заметное влияние на тревожность.
“Я изучаю мозжечок более 30 лет. Меня привлекает его относительно простая, стереотипная схема. Если мы когда-нибудь сможем понять какую-либо часть мозга, то мозжечок – главный кандидат”, – объясняет Августин, старший исследователь из Лаборатории естественных наук и соредактор учебника “Нейронаука”.
“Пей Верн интересовала тревожность. Поэтому мы объединили усилия, чтобы изучить роль мозжечка в тревожности”.
“Первоначально она выделила часть мозжечка (дольку VII), которая служит локусом регуляции тревожности. Широко известно, что серотонин вовлечен в тревожности, поэтому следующим логичным шагом было изучить роль серотонина в регуляции тревожности мозжечком. Это послужило мотивом для написания нашей статьи.”
Чтобы выяснить это, исследователи провели серию экспериментов с мышами. Сначала они хотели измерить естественный уровень серотонина в мозжечке мышей, проявляющих различный уровень тревожности. Они использовали сложный инструмент: флуоресцентный датчик, специально разработанный для определения серотонина. Этот датчик, получивший название GRAB5HT2h, был введен в определенную часть мозжечка, называемую долькой VII. Этот датчик светится ярче, когда обнаруживает серотонин, что позволяет исследователям отслеживать уровень серотонина в режиме реального времени.
Чтобы поместить датчик в мозжечок, они использовали безвредный вирус для передачи генетических инструкций по созданию датчика клеткам мозга в VII дольке. Дав мышам время выработать серотониновый сенсор, исследователи сделали тонкие срезы мозжечковой ткани и исследовали их под специальным микроскопом. Они нанесли на эти срезы серотонин и подтвердили, что сенсор эффективно реагирует на серотонин, светясь более ярко, демонстрируя свою способность обнаруживать серотонин в мозжечке.
Затем ученые решили измерить уровень серотонина в мозжечке живых мышей, которые вели себя как обычно. Они имплантировали мышам небольшое оптическое волокно в дольку VII с датчиком серотонина. Это волокно позволило им направлять свет в мозжечок и измерять сигнал флуоресценции от серотонинового датчика, используя метод, называемый волоконной фотометрией.
Они также имплантировали крошечную иглу в близлежащую область рядом с мозжечком, чтобы вводить вещества непосредственно в мозжечок.
Чтобы убедиться, что датчик действительно обнаруживает серотонин у живых мышей, они ввели серотонин в мозжечок через имплантированную иглу и наблюдали увеличение флуоресценции датчика. И наоборот, они ввели вещество, блокирующее рецепторы серотонина, и увидели снижение сигнала датчика. Эти тесты подтвердили, что датчик точно регистрирует уровень серотонина в мозжечке живых мышей.
Установив датчик серотонина, исследователи затем оценили уровень тревожности мышей, используя стандартный поведенческий тест под названием “лабиринт с приподнятой нулевой точкой”. Этот лабиринт представляет собой круговую дорожку, приподнятую над землей, с двумя открытыми и двумя закрытыми участками. Мыши естественным образом предпочитают закрытые, более безопасные пространства и, как правило, избегают открытых участков, что отражает их уровень тревожности.
Исследователи регистрировали поведение мышей в лабиринте, одновременно отслеживая уровень серотонина в их мозжечке с помощью волоконной фотометрии. Они обнаружили поразительную закономерность: у мышей, которые проводили больше времени в открытых, вызывающих беспокойство участках лабиринта, имели более высокий уровень серотонина в мозжечке. И наоборот, у мышей, которые демонстрировали более тревожное поведение, проводя больше времени в закрытых участках, уровень серотонина в мозжечке был ниже. Эта обратная зависимость стала ключевым первоначальным открытием.
Основываясь на этом наблюдении, исследователи затем попытались напрямую манипулировать серотонином, поступающим в мозжечок, и посмотреть, изменит ли это тревожное поведение. Они использовали метод, называемый оптогенетикой, который позволяет точно контролировать активность клеток мозга с помощью света. Они генетически модифицировали группу мышей таким образом, чтобы их нейроны, высвобождающие серотонин, можно было активировать или подавлять с помощью света.
В одном эксперименте они использовали свет для стимуляции высвобождения серотонина в мозжечке, пока мыши находились в лабиринте с приподнятой нулевой точкой.
Они обнаружили, что стимуляция высвобождения серотонина заставляла мышей проводить значительно больше времени в открытых участках лабиринта, что указывало на снижение тревожности.
“Раньше считалось, что мозжечок участвует только в координации движений”, – говорит Августин. “Наша статья дополняет растущее число доказательств того, что мозжечок также задействуется в когнитивных процессах. Серотонин, который, как известно, регулирует тревожность, воздействуя на другие области мозга, также это делает в мозжечке.”
В другом эксперименте они использовали свет для подавления высвобождения серотонина в мозжечке. На этот раз они наблюдали противоположный эффект: мыши проводили меньше времени в открытых участках и больше – в закрытых, демонстрируя повышенную тревожность. Эти оптогенетические эксперименты предоставили убедительные доказательства того, что серотонин в мозжечке играет прямую и причинную роль в регуляции тревожного поведения. Повышая уровень серотонина, исследователи могли снизить тревожность, а понижая уровень серотонина, они могли повысить тревожность.
“Самым удивительным является то, что в большинстве областей мозга серотонин усиливает тревожность”, – объясняет Августин. “Однако в мозжечке все наоборот: повышение уровня серотонина снижает тревожность! Вот почему мы можем считать мозжечок ”тормозом” тревожности”.
Несмотря на важность этих результатов, исследователи также признают некоторые ограничения. Это исследование проводилось на мышах, и важно определить, применимы ли эти результаты к людям. “Мыши – отличные модели для многих видов нейробиологической работы, особенно потому, что мы можем применить генную инженерию (которой мы воспользовались в нашей работе)”, – отмечает Августин.
“Однако, хотя в нашем мозге также есть мозжечок, определенно потребуется дальнейшая работа, чтобы понять, применимы ли наши выводы к человеческому мозгу”.
В будущих исследованиях можно было бы точно определить задействованные нейронные цепи, изучив, как мозжечок взаимодействует с другими областями мозга, которые, как известно, связаны с тревожностью, например, с миндалевидным телом. Одним из важных вопросов для будущих исследований остается выявление конкретных нейронов, которые доставляют серотонин в мозжечок, и выяснение того, являются ли они теми же нейронами, которые отправляют серотонин в другие области мозга, влияющие на тревожность. Понимание более широкой мозговой цепи даст более полную картину роли мозжечка в тревожности.
“Долгосрочной целью экспериментов с мышами будет завершение цепи: восполнение недостающих частей головоломки путем определения точной связи между мозжечком и другими частями мозга, участвующими в тревожном поведении”, – говорит Августин
“Я хотел бы подчеркнуть, что Пей Верн Чин была вдохновителем этого проекта”, – добавляет он. “Она придумала большинство хороших идей и, безусловно, на 100% выполнила очень сложную экспериментальную работу”.
в Telegram или ВКонтакте.
Помощь психолога
