Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Από τον κίνδυνο: Νευρική βάση για την αποφυγή απειλών

Anonim

Οι ερευνητές στο Ινστιτούτο Επιστήμης Εγκεφάλου RIKEN της Ιαπωνίας έχουν εντοπίσει ένα βασικό νευρωνικό μονοπάτι που κάνει την εκμάθηση να αποφεύγει δυσάρεστες καταστάσεις. Δημοσιεύθηκε στο διαδίκτυο στο τεύχος Νοεμβρίου 20 του Neuron, το έργο δείχνει ότι η μάθηση αποφυγής απαιτεί νευρωνική δραστηριότητα στο habenula που αντιπροσωπεύει αλλαγές στις μελλοντικές προσδοκίες.

διαφήμιση


Η μάθηση για την αποφυγή απειλών είναι μια ουσιαστική ικανότητα επιβίωσης τόσο για ανθρώπους όσο και για ζώα. Για να γίνει αυτό, τα ζώα πρέπει να είναι σε θέση να προβλέπουν έναν κίνδυνο και στη συνέχεια να επικαιροποιούν τις προβλέψεις τους βάσει των ενεργειών τους και των νέων αποτελεσμάτων. Μέχρι τώρα, οι νευρικοί μηχανισμοί που αποτελούν τη βάση αυτής της διαδικασίας ήταν ένα μυστήριο. Ωστόσο, σε μια σειρά έξυπνων πειραμάτων, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Hitoshi Okamoto της BSI έχει εντοπίσει μια περιοχή του εγκεφάλου που ονομάζεται habenula ως περιοχή που καθιστά δυνατή την αποφυγή μάθησης με την εμφάνιση αρνητικών αναμενόμενων σημάτων σε κατάντη σεροτονινεργικούς νευρώνες στον εγκέφαλο πυρήνας.

Για να το πετύχουν αυτό, δημιούργησαν πρώτα ένα μοντέλο στο οποίο ο zebrafish έμαθε να συνδέει ένα κόκκινο φως με ένα ηλεκτρικό σοκ σε έναν θάλαμο δοκιμών και έπειτα έπειτα έμαθε να ξεφύγει από το θάλαμο πριν συμβεί το σοκ. Διαπίστωσαν ότι όταν τα ψάρια έβλεπαν το κόκκινο φως υποδεικνύοντας μια πιθανή απειλή σοκ, η δραστηριότητα σε ταπεινούς νευρώνες αυξανόταν, υποδηλώνοντας τις προσδοκίες τους για μια δυσάρεστη εμπειρία και στη συνέχεια μειώθηκε καθώς τα ψάρια έμαθαν να αποφύγουν την απειλή. Αυτό το πρότυπο ταιριάζει ακριβώς με αυτό που απαιτείται για μια περιοχή του εγκεφάλου που αντιπροσωπεύει την αλλαγή της ανατρεπτικής αξίας προσδοκίας.

Για να διερευνήσουμε αν αυτές οι πληροφορίες είναι απαραίτητες για την αποφυγή της μάθησης, η ομάδα δημιούργησε αρκετές διαγονιδιακές γραμμές ψαριών που τους επέτρεψαν να ενεργοποιήσουν τεχνητά ή να σιωπήσουν μόνο τους ενδογενείς νευρώνες που επίσης προβάλλουν σε σεροτονινεργικούς νευρώνες του πυρήνα ραφής.

Χρησιμοποιώντας την οπτογονετική, έδειξαν ότι η ενεργοποίηση αυτής της οδού μπορεί να μιμηθεί ένα ανεπιθύμητο γεγονός και να οδηγήσει σε αποφυγή μάθησης. Σε μια γραμμή ψαριών, εισήγαγαν ένα γονίδιο που κωδικοποιεί το ενεργοποιημένο με φωτόνιο κανάλι ιόντων Channelrhodopsin-2 σε ενδογενείς νευρώνες, οι οποίοι στη συνέχεια θα μπορούσαν να ενεργοποιηθούν όταν εκτέθηκαν σε μπλε φως μέσω καλωδίου οπτικών ινών εμφυτευμένου στον εγκέφαλό τους. Αξιοσημείωτο είναι ότι το λαμπρό μπλε φως σε αυτούς τους νευρώνες κάθε φορά που τα ψάρια κολυμπούν στη μία πλευρά της δεξαμενής τους έκανε να αποφύγουν τελικά αυτή την πλευρά της δεξαμενής παρά την απουσία πραγματικής απειλής.

Στη συνέχεια, για να προσδιοριστεί αν η σίγαση του μονοπατιού αποτρέπει την μάθηση αποφυγής, δημιούργησαν μια άλλη διαγονιδιακή γραμμή ψαριών στην οποία οι νευρώνες habenula δεν μπόρεσαν να επικοινωνήσουν με την raphe. Όχι μόνο αυτά τα ψάρια δεν κατάφεραν να μάθουν πώς να αποφεύγουν μέρη όπου θα μπορούσαν να συγκλονιστούν, φαινόταν να επιμένουν να επιδεικνύουν μια πανικού απάντηση στο κόκκινο φως.

Οι συμπεριφορές που παρατηρούνται σε αυτή τη μελέτη είναι παρόμοιες με αυτές που συμβαίνουν στον ανθρώπινο πανικό και τις διαταραχές άγχους, όπου η απώλεια της κατάλληλης προσδοκίας μπορεί να οδηγήσει σε πανικό ή οι υπερβολικά αρνητικές προσδοκίες (άγχος) μπορούν να οδηγήσουν στην αποφυγή θέσεων ή καταστάσεων. Σημειώνοντας ότι οι ασθενείς με αυτή τη διαταραχή συχνά συνταγογραφούνται φάρμακα που αυξάνουν τη λειτουργία της σεροτονίνης, ο συγγραφέας Ryunosuke Amo πιστεύει ότι «τα συμπτώματά τους μπορεί να σχετίζονται με δυσλειτουργία της οδού habenulo-raphe».

Η διερεύνηση της εξελικτικά διατηρημένης συμπεριφοράς στα σπονδυλωτά θα πρέπει να οδηγήσει σε κατανόηση των νευρικών μηχανισμών που ρυθμίζουν τη συμπεριφορά. Όπως εξηγεί ο δρ. Okamoto, «μελετώντας πώς τα σήματα προσδόκιμου-προσδοκίας μεταφέρονται και χρησιμοποιούνται για τη μάθηση συμπεριφοράς θα μπορούσαν να οδηγήσουν το δρόμο σε καλύτερες θεραπείες για τις ανησυχίες και τις διαταραχές πανικού».

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Υλικά που παρέχονται από το RIKEN . Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.


Βιβλιογραφία :

  1. Ryunosuke Amo, Felipe Fredes, Masae Kinoshita, Ryak Aoki, Hidenori Aizawa, Masakazu Agetsuma, Tazu Aoki, Toshiyuki Shiraki, Hisaya Kakinuma, Masaru Matsuda, Masako Yamazaki, Mikako Takahoko, Takashi Tsuboi, Shin-ichi Higashijima, Nobuhiko Miyasaka, Yoichi Yabuki, Yoshihiro Yoshihara, Tomoki Fukai, Hitoshi Okamoto. Το σεροτονινεργικό κύκλωμα Habenulo-Raphe κωδικοποιεί μια ανατρεπτική αξία προσδοκίας απαραίτητη για την προσαρμοστική ενεργή αποφυγή του κινδύνου . Neuron, 2014; DOI: 10.1016 / j.neuron.2014.10.035