Сильные эмоции, такие как страх и беспокойство, как правило сопровождаются и усиливаются заметными физиологическими изменениями, например, повышением кровяного давления, учащённым сердцебиением и дыханием, расширением зрачков.
Подобные реакции на возбуждение часто аномально сильны или, наоборот, аномально ослаблены при ментальных недугах, таких как депрессия и тревожные расстройства. Учёные Медицинской школы Университета Северной Каролины (UNC School of Medicine) определили участок клеток мозга, активность которого, по-видимому, является движущей силой подобных реакций.
Учёные, исследование которых опубликовано в Cell Reports, обнаружили, что искусственная стимуляция активности определённых клеток мозга у мышей приводит к реакции возбуждения в виде расширенных зрачков и учащённого сердцебиения, а также к тревожному поведению. Хосе Родригес-Ромагера (Jose Rodríguez-Romaguera), доцент кафедры психиатрии и сотрудник Неврологического центра в Университете Северной Каролины, и его соавтор Рэндалл Ынг (Randall Ung), профессор кафедры психиатрии, возглавили это исследование.
Тревожные расстройства, депрессия и другие заболевания, характеризующиеся аномально высокой или низкой реакцией на возбуждение, затрагивают огромное количество людей. Лечение может облегчить симптомы, но многие препараты имеют разнообразные и достаточно сильные побочные эффекты, а коренные причины ментальных расстройств, как правило, остаются неясными. Разобраться в этих причинах трудно из-за сложного строения мозга, и доступные учёным технологии только недавно достигли уровня, позволившего всерьёз приступить к преодолению этой проблемы.
Родригес-Ромагера и его коллеги исследовали область мозга в миндалине под названием опорное ядро терминального тяжа (BNST), которая была связана со страхом и беспокойством у мышей. Всё чаще учёные рассматривают эту область мозга как многообещающую мишень для будущих психиатрических препаратов. В описываемом случае исследователи обнаружили набор нейронов BNST, экспрессирующих ген нейротрансмиттера Pnoc, связанный с чувствительностью к боли и с мотивацией.
Команда использовала относительно новую технику, двухфотонную микроскопию, чтобы увидеть активность нейронов Pnoc в мозгу мышей, в то время как мышей стимулировали запахом ядовитого вещества или приятными запахами. Эти запахи вызывали соответствующие реакции на возбуждение. Во время теста учёные выяснили, что Pnoc-нейроны задействованы в реакциях, и что их активность, как правило, сопровождается быстрым расширением зрачков у мышей.
Затем исследователи использовали другой метод искусственного стимулирования активности нейронов с экспрессией Pnoc. Он называется оптогенетика, это использование света для управления генномодифицированными нейронами. Этот опыт тоже подтвердил, что активация нейронов с Pnoc вызывает ответную реакцию в зрачках, а также влияет на частоту сердцебиения. В рамках эксперимента мыши проходили тест-лабиринт, который вызывает у мышей тревогу и традиционно используется для оценки противотревожных препаратов. Когда учёные стимулировали нейроны с Pnoc с помощью оптогенетики, уровень тревоги у животных повышался, а когда нейроны, наоборот, «успокаивали», мыши вели себя спокойней.
«По сути, мы обнаружили, что активация этих нейронов с Pnoc приводит к возбуждению и ухудшению тревожных состояний», — рассказал Родригес-Ромагера.
Это открытие позволяет предположить, что создание препаратов, воздействующих на нейроны с Pnoc, может быть шагом к более эффективной терапии ментальных расстройств. Такие препараты могли бы, например, уменьшать аномально сильную реакцию на негативные раздражители при тревожных расстройствах, или усиливать аномально слабые реакции на положительные раздражители при депрессии.
Подготовка материала: Мария Толмачёва