211service.com
En tænd-sluk-knap til angst
Med et tryk på en præcist placeret lyskontakt kan mus foranlediges til at krybe sammen i et hjørne i frygt eller modigt udforske deres omgivelser. Undersøgelsen fremhæver styrken af optogenetikteknologi - som gør det muligt for neurovidenskabsmænd at kontrollere gensplejsede neuroner med lys - for at udforske funktionerne af komplekse neurale ledninger og kontrollere adfærd.
Lysstyring: Forskere bruger fiberoptik til at kontrollere gensplejsede neuroner i dyrenes hjerner (som vist her).
I undersøgelsen, Karl Deisseroth og samarbejdspartnere ved Stanford University identificerede et specifikt kredsløb i amygdala, en del af hjernen, der er central for frygt, aggression og andre basale følelser, som ser ud til at regulere angst hos gnavere. De håber på resultaterne, offentliggjort i dag i tidsskriftet Natur , vil belyse det biologiske grundlag for menneskelige angstlidelser og pege på nye mål for behandlingen.
Vi ønsker at konceptualisere psykiatrisk sygdom som reelle fysiske enheder med fysiske substrater, siger Deisseroth. Ligesom folk, der har astma, har reaktive luftveje, kan mennesker med angstlidelser have en underaktiv projektion i amygdala.
Forskerne konstruerede mus til at udtrykke lysfølsomme proteiner i specifikke celler i amygdala, der sender neurale ledninger, kendt som axoner, til forskellige understrukturer. Ved hjælp af et specielt designet fiberoptisk kabel implanteret i dyrets hjerne fandt forskerne ud af, at det at rette lyset for at aktivere et specifikt kredsløb havde en øjeblikkelig og potent effekt på dyrets adfærd.
Jeg har aldrig set noget lignende, siger Kay Tye, en postdoc-forsker i Deisseroths laboratorium og hovedforfatter på undersøgelsen. Mus er naturligvis bange for at udforske åbne områder, forklarer hun. Under normale omstændigheder vil dyret stikke næsen ud og derefter løbe ind i et hjørne, siger Tye. Men når du tænder lyset, begynder dyret at udforske platformen uden synlige tegn på angst. Så slukker du lyset, og det suser tilbage ind i hjørnet.
Forskerne kunne fremkalde den modsatte effekt ved at bruge et lysfølsomt protein, der dæmper cellerne i stedet for at aktivere dem.
At skinne lys på cellernes kroppe, som igen aktiverer axoner i flere kredsløb, havde ingen effekt på dyrenes adfærd, hvilket understreger, hvor vigtigt det er at være i stand til at målrette individuelle kredsløb i hjernen.
Vores forståelse af det mere præcise kredsløb i amygdala er lige nu begyndt at tage fart, siger Kerry Ressler , en neurovidenskabsmand ved Emory University, som ikke var involveret i undersøgelsen. Optogenetik, hvor videnskabsmænd kan aktivere specifikke cellepopulationer og endda dele af celler, er en kraftfuld tilgang til at dissekere, hvordan amygdala modulerer frygt og angst.
Ki Ann Goosens , en neuroforsker ved MIT, som ikke var involveret i undersøgelsen, siger, at forskningen kunne hjælpe med at forklare individuel variation i baseline angstniveauer. Resultaterne fortæller os, at dette kredsløb bidrager til et individuelt setpunkt for angst, siger hun.
Det kan være et tema, at nogle store kilder til dysfunktion ved psykiatriske lidelser ligger i informationsstrømmen mellem forskellige hjerneregioner, siger Deisseroth. Dette er noget, som optogenetik er unikt egnet til at adressere.
Forskere håber, at opdagelsen i sidste ende vil muliggøre udviklingen af nye behandlinger for angstlidelser, der er fri for bivirkninger fra eksisterende lægemidler. Benzodiazepiner, såsom valium, er beroligende og medfører risiko for afhængighed. Mus, der får benzodiazepener, bliver mindre bange og mere udforskende, men stoffet påvirker også deres bevægelser, hvilket gør dem træge, siger Tye. Aktivering af kredsløbet med lys ser ikke ud til at fremkalde dette problem. Disse dyr snuser, plejer, gør alt normalt, siger hun.
For at lave mere selektive angstdæmpende lægemidler ville forskerne kun være nødt til at målrette mod den undergruppe af celler, der udgør dette kredsløb, hvilket kan vise sig vanskeligt at gøre kemisk. Men Deisseroth arbejder allerede på en anden tilgang ved at bruge en ikke-invasiv metode til at stimulere hjernen kaldet transkraniel magnetisk stimulation (TMS). Teknologien bruger magnetfelter til at aktivere neuroner på overfladen af hjernen og er godkendt af Food and Drug Administration til at behandle depression. Ved at kombinere TMS og funktionel hjernebilleddannelse undersøger Deisseroth nu, om det er muligt non-invasivt at stimulere specifikke kredsløb i den menneskelige hjerne. Hans første undersøgelse, som lige er begyndt, vil fokusere på et kredsløb, som hans hold tidligere har forbundet med Parkinsons sygdom.
Tye arbejder på bedre at forstå den rolle, som kredsløbet identificeret i den aktuelle undersøgelse spiller i frygt i modsætning til angst. Mens de to udtryk har en tendens til at være udskiftelige i daglig brug, definerer neurovidenskabsmænd frygt som en reaktion på en bestemt ting - for eksempel en høj lyd eller modkørende trafik. Angst er på den anden side kronisk, generaliseret frygt. Frygt kan være vigtigt for overlevelse, men angstlidelser er maladaptive, siger Tye.