Дофамин сигнализирует о том, что страх можно забыть

Опасности приходят и уходят, и когда это происходит, мозг получает сигнал “отбой”, который обучает его подавлению страха.

Новое исследование, проведенное на мышах нейробиологами Массачусетского технологического института, показало, что сигналом служит высвобождение дофамина в определенной межрегиональной нейронной мозговой цепи. Таким образом, исследование выявляет потенциально важный механизм поддержания психического здоровья.

Он восстанавливает спокойствие, когда срабатывает, но продлевает тревожность или даже посттравматическое стрессовое расстройство, когда не работает.

“Дофамин необходим для того, чтобы вызвать угасание страха”, – говорит Мишель Пиньятелли ди Спинаццола, соавтор нового исследования из лаборатории старшего автора Судзуми Тонегавы, профессора биологии и неврологии в Лаборатории генетики нейронных цепей Института обучения и памяти.

В 2020 году лаборатория Тонегавы показала, что обучение страху, а затем обучение тому, что в страхе больше нет необходимости, происходят в результате конкуренции между популяциями клеток в области миндалевидного тела головного мозга. Когда мышь узнает, что место “опасно” (потому что получает небольшой удар током), память о страхе кодируется нейронами в передней базолатеральной части миндалевидного тела (aBLA), которые экспрессируют ген Rspo2.

Когда затем мышь понимает, что место больше не ассоциируется у нее с опасностью (потому что ожидаемый в этом месте удар током не повторяется), нейроны в задней базолатеральной части миндалевидного тела (pBLA), которые экспрессируют ген Ppp1r1b, кодируют новую память об угасании страха, которая вытесняет первоначальный ужас.

Интересно, что те же нейроны кодируют чувство вознаграждения, объясняя, почему мы чувствуем себя так хорошо, когда понимаем, что ожидаемая опасность миновала.

В новом исследовании лаборатория под руководством бывших сотрудников Сянъюй Чжана и Кейтлин Флик попыталась определить, что побуждает нейроны миндалевидного тела кодировать эти воспоминания. Серия строгих экспериментов, о которых группа сообщает в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что дофамин поступает в различные популяции миндалевидного тела из различных групп нейронов вентральной области покрышки (VTA).

“Наше исследование раскрывает точный механизм, с помощью которого дофамин помогает мозгу избавиться от страха”, – говорит Чжан, который также руководил исследованием 2020 года и в настоящее время является старшим научным сотрудником инвестиционной компании в области здравоохранения Orbimed.

“Мы обнаружили, что дофамин активирует определенные нейроны миндалевидного тела, связанные с вознаграждением, которые, в свою очередь, способствуют угасанию страха. Теперь мы видим, что избавление от страха заключается не только в его подавлении – это позитивный процесс обучения, основанный на механизмах вознаграждения мозга. Это открывает новые возможности для понимания и потенциального лечения расстройств, связанных со страхом, таких как ПТСР”.

Забывание страха

Лаборатория в первую очередь подозревала, что источником сигнала является вентральная область покрышки (VTA), поскольку эта область хорошо известна тем, что кодирует неожиданные переживания и дает мозгу команду с помощью дофамина извлекать из них уроки. В первой серии экспериментов, описанных в статье, использовались различные методы отслеживания нейронных цепей, чтобы увидеть, соединяются ли клетки в вентральной области покрышки (VTA) и миндалевидном теле и если да, то как.

Они обнаружили четкую закономерность: нейроны Rspo2 были мишенью для дофаминергических нейронов передней, левой и правой частей вентральной области покрышки (VTA). Нейроны Ppp1r1b получали дофаминергический сигнал от нейронов в центральной и задней частях вентральной области покрышки (VTA). Плотность связей у нейронов Ppp1r1b была выше, чем у нейронов Rspo2.

Анализ нейронных связей показал, что дофамин доступен нейронам миндалевидного тела, которые кодируют страх и его угасание. Но нужны ли этим нейронам дофамин?

Команда показала, что они действительно экспрессируют рецепторы “D1” для этого нейромодулятора. В соответствии со степенью связи с дофамином, у клеток Ppp1r1b было больше рецепторов, чем у нейронов Rspo2.

Дофамин выполняет множество функций, поэтому следующий вопрос заключался в том, действительно ли его активность в миндалевидном теле коррелирует с кодированием страха и его угасанием. Используя метод отслеживания и визуализации дофамина в мозге, команда наблюдала за уровнем дофамина в миндалевидном теле мышей в ходе трехдневного эксперимента.

В первый день их поместили в вольер, где они получили три слабых удара током по лапам. На второй день их снова поместили в вольер на 45 минут, но никаких новых ударов током не было – сначала мыши замерли от страха, но примерно через 15 минут расслабились. На третий день их снова поместили в вольер, чтобы проверить, действительно ли они избавились от страха, который испытывали в начале второго дня.

Отслеживание активности дофамина показало, что во время ударов током в первый день нейроны Rspo2 сильнее реагировали на дофамин, но в начале второго дня, когда ожидаемых ударов током не последовало и мыши перестали замирать от страха, нейроны Ppp1r1b продемонстрировали более сильную активность дофамина. Что ещё более поразительно, у мышей, которые лучше всего научились подавлять свой страх, также наблюдался самый сильный сигнал дофамина в этих нейронах.

Причинно-следственные связи

Заключительные серии экспериментов были направлены на то, чтобы показать, что дофамин не только доступен и связан с кодированием и угасанием страха, но и фактически их вызывает. В одной из серий экспериментов ученые использовали оптогенетику – технологию, которая позволяет активировать или подавлять нейроны с помощью света разных цветов.

Конечно же, когда они подавляли дофаминергические сигналы вентральной области покрышки (VTA) в задней базолатеральной части миндалевидного тела (pBLA), это препятствовало угасанию страха. Когда же они активировали эти сигналы, угасание страха ускорялось. Исследователи были удивлены тем, что активация дофаминергических сигналов вентрального отдела покрышки в передней базолатеральной части миндалевидного тела (aBLA), они могли восстановить страх даже без новых ударов током, препятствуя угасанию страха.

Другим способом, которым они подтвердили причинную роль дофамина в кодировании страха и его угасании, было манипулирование дофаминовыми рецепторами нейронов миндалевидного тела. В нейронах Ppp1r1b избыточная экспрессия дофаминовых рецепторов нарушала память о страхе и способствовала его угасанию, тогда как подавление рецепторов нарушало угасание страха.

В то же время подавление рецепторов в клетках Rspo2 уменьшало реакцию замирания.

“Мы показали, что для угасания страха требуется дофаминергическая активность вентральной области покрышки (VTA) в нейронах Ppp1r1b задней базолатеральной части миндалевидного тела (pBLA), используя оптогенетическое ингибирование терминалей вентральной области покрышки (VTA) и и специфичный для клеток тип подавления D1-рецепторов в этих нейронах”, – пишут авторы.

В своем исследовании ученые осторожно отмечают, что, хотя они и выявили “обучающий сигнал” для угасания страха, более широкий феномен избавления от страха происходит в масштабах всего мозга, а не только в этой отдельной цепи.

Но, по словам Пиньятелли ди Спинаццола, эта цепь, по-видимому, является ключевым узлом, который следует учитывать разработчикам лекарств и психиатрам в их работе по лечению тревожности и посттравматического стрессового расстройства.

“Обучение страху и угасание страха – это прочная основа для изучения генерализованного тревожного расстройства и ПТСР”, – говорит он. “Наше исследование направлено на изучение механизмов, лежащих в основе этих расстройств, и предполагает множество целей для трансляционного подхода, такого как задняя базолатеральная часть миндалевидного тела (pBLA) и использование дофаминергической модуляции”.

Подпишитесь на сайт Психолог в интернете
в Telegram или ВКонтакте.
Помощь психолога