Ученые провели исследование того, как в мозге исчезал условный страх при предъявлении стимула, который более не сопровождался угрожающим событием.
Они выяснили, что за угасание воспоминаний об угрозе отвечает связь между гиппокампом и миндалиной, нарушения которой могут служить одним из потенциальных механизмов развития тревожных расстройств. О подробностях работы сообщается в Science Advances.
Угасание памяти о страхе или страшном событии – это уменьшение эмоциональной реакции на условный стимул за счет того, что когда он воздействует повторно, пугающее событие при этом не повторяется. Такое “разъединение” между стимулом и реакцией оказывается перспективным методом борьбы с различными аффективными заболеваниями, например, тревожностью, посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР) и обсессивно-компульсивным расстройством (ОКР).
Ученые моделировали ситуацию условного рефлекса страха: они помещали мышь в клетку, предъявляли звук и после этого ударяли мышь током. Такая процедура приводила к формированию устойчивой ассоциации, что за звуком последует болезненный разряд. В дальнейшем ученые пробовали моделировать угасание памяти о страшном событии (переобучение) путем многократного повторения звукового сигнала без воздействия электрическим током. Постепенно мышь привыкала к тому, что звуковой сигнал не представляет опасности, и переставала реагировать на него. Это указывало на успешное избавление от страха.
Авторы работы разделили мышей на две группы: контрольную, которая после угасания страха оставалась в своей знакомой клетке при предъявлении стимула, и экспериментальной, которая помещалась в тот контекст (клетку), где впервые подверглась электрошоку в ответ на звуковой стимул.
Вентральный гиппокамп играет важнейшую роль в угасании контекстно-зависимых воспоминаний об угрожающих событиях. Он с одной стороны формирует ментальное представление условного стимула, а с другой — контекст, в котором происходило угрожающее событие.
Используя ретроградную трассировку, при которой с помощью специального вещества ученые получили возможность отслеживать активность нейрона в обратном порядке у генно-модифицированных мышей (от аксона к телу), они обнаружили, что нейроны вентрального гиппокампа, активные в контексте угрожающего события, в наибольшей степени имели связь с пирамидальными нейронами базалатеральной миндалины (БЛМ). Пирамидальные нейроны БЛМ «тянут» аксоны в гиппокамп и способствуют изменению воспоминания об угрозе.
Разумеется, связь БЛМ и гиппокампа была наиболее очевидна для мышей, которых помещали в “опасный” контекст. Это привело ученых к выводу, что нейроны БЛМ передавали вентральному гиппокампу информацию как о стимуле, так и о контексте. Изменение обоих аспектов воспоминания становится необходимым и достаточным условием, чтобы реакция страха исчезла и эмоциональная память перезаписалась.
Эту идею ученые проверили с помощью оптогенетического торможения БЛМ. Они повторили эксперимент, но в процессе переобучения тормозили активность нейронов. Результаты показали, что во время тренировки мыши продолжали обучаться новой безопасносной реакции на стимул: процессы угасания страха были связаны с изменением долгосрочных, а не краткосрочных воспоминаний. При помещении в “угрожающий” контекст такие мыши снова пугались звукового сигнала, ассоциируя его с электрошоком, то есть процесс “разъединения” памяти о стимуле и угрозе нарушился.
Чтобы произошло изменение воспоминаний, они должны пройти процесс реконсолидации, то есть перевода в активную форму, а затем — возвращения в латентную уже обновленной информации. Консолидация новых воспоминаний в основном происходит в фазу медленноволнового сна. Ученые сравнили активность нейронов при переобучении и во время сна после.
Активность мозга, наблюдаемая после сна, включала в себя большую часть активности в тех зонах, что были ассоциированы именно с условным стимулом, что говорит о произошедшей реконсолидации.
При этом ученые наблюдали тета-активность в мозге, которая наиболее сильно проявлялась во время первой сессии “переобучения”, а затем постепенно уменьшалась. Нейроны, кодирующие условный стимул, активировались во время помещения мышей в контекстную ситуацию, и большая их часть демонстрировала синхронную активность в тета диапазоне по сравнению с активностью до переобучения.
Это исследование дает возможность говорить о том, что активность между базалатеральной миндалиной и вентральным гиппокампом представляет собой основу для изменения воспоминаний об угрожающем и травматическом событии. Переобучение, связанное с угасанием реакции страха, приводит к перезаписи информации о контексте и стимуле в гиппокампе, а оптогенетическая стимуляция БЛМ препятствует этому.
В такой интерпретации навязчивые страхи и тревоги могут быть результатом нарушения связи двух областей мозга.
Текст: Никита Отставнов