Представьте, что вы пересекаете оживленную улицу Манхэттена в час пик, болтая по мобильному телефону. Меняются огни, ревет двигатель, и вы отрываете взгляд от своего звонка и вдруг обнаруживаете, что оказались посреди Пятой авеню со стеной такси, несущихся вниз.
На мгновение вы чувствуете все: звуки гудков, комковатость тротуара, металлический привкус во рту, ужасный запах стояния над канализационным отверстием и ощущение вашего мобильного телефона, когда он ускользает от вас. Весь страх в вашем мозгу проходит через миндалевидный кусок ткани размером с большой палец, называемый миндалевидным телом. Он служит мозговым центром наблюдения для обработки сенсорных угроз, например, когда мы видим, как кто-то демонстрирует враждебный язык тела или надвигающийся поток встречного транспорта. Миндалевидное тело подобно коммутатору и оператору коммутатора в одном лице: оно помогает нам обнаруживать угрозы вокруг нас, обрабатывает страхи и другие эмоции, которые эти угрозы (реальные или нет) вызывают в нашем мозгу, и сигнализирует о пяти тревогах «сражайся или…». Реакция полета на наши умы и мышцы.
Миндалевидное тело также является частью мозга, участвующей в формировании воспоминаний о страхе, что является важной эволюционной адаптацией, которая помогает нам выжить благодаря обученному поведению, но также играет роль в посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР), психическом заболевании, вызванном либо пережить, либо стать свидетелем ужасного события.
Тем не менее, несмотря на все, что нейробиологи знают о том, что делает миндалевидное тело, не совсем ясно, как именно оно обрабатывает страх и превращает простые сенсорные сигналы в эмоциональные тревожные звоночки. Часть этой тайны была объяснена на этой неделе учеными из Института биологических исследований Солка в Ла-Хойя, Калифорния. Они обнаружили ключевой молекулярный путь в мозгу, который выделяет угрожающие образы, звуки и запахи и говорит нам бояться.
«Хотя считалось, что единый путь, объединяющий все эти сигналы, будет полезен для выживания, никто так и не нашел такой путь, — говорит Сукдже Джошуа Канг, соавтор исследования. «Мы нашли путь».
В исследовании, опубликованном 16 августа в журнале Cell Reports, исследователи из Солка обнаруживают крошечный белок, обнаруженный в мозге, называемый пептидом, связанным с геном кальцитонина (CGRP). Они обнаружили, что в мозге мыши две разные популяции нейронов CGRP — одна в таламусе, другая в стволе мозга — проецируются в неперекрывающиеся области миндалевидного тела, собирают множественные сенсорные сигналы в единый сигнал, наполняя этот сигнал соответственно отрицательный вес опасности и передать сильное предупреждение об угрозе в миндалевидное тело, что позволяет животному быстро реагировать на предполагаемые угрозы.
Цепь CGRP «действует как центральная система сигнализации для мозга, передавая негативные сенсорные сигналы от всех пяти чувств (зрение, слух, вкус, обоняние и осязание) в миндалевидное тело», — говорит Канг. «Кроме того, мы обнаружили, что один и тот же путь критически важен для формирования памяти о страхе».
Хотя мозг мыши гораздо менее сложен, чем мозг человека, он имеет общие черты и химический состав млекопитающих, а также те же механизмы, что и люди. Например, те же самые нейрорегионы в изобилии экспрессируют CGRP и у людей.
Центральная сигнальная система нашего мозга
Открытие этого единого сенсорного пути, объединяющего сенсорные угрозы со всего мозга и передающего их в миндалевидное тело, демонстрирует, как именно мозг достигает того, о чем так много нейробиологов подозревали в течение многих лет. Предыдущие исследования уже давно показали, что, хотя многие различные пути независимо передают звук, зрение, осязание и другие сигналы потенциальной «опасности» через несколько областей мозга, миндалевидное тело каким-то образом получает эту тяжелую информацию параллельно — все сразу. Никто не знал, как мозг достигает такого объединения сигналов, но команда Солка обнаружила, что нейроны, содержащие нейропептид CGRP, выполняют эту работу.
Канг говорит, что теперь были обнаружены определенные мозговые цепи, которые преобразуют негативные сенсорные сигналы в страх, и это фундаментальное открытие может предложить способы успокоить страх или его последствия путем разработки «антагонистических» лекарств для людей, страдающих посттравматическим стрессовым расстройством или гиперчувствительными расстройствами, такими как аутизм. «Следующий шаг — найти антагонистов, методы лечения, которые помогут успокоить контур, когда он ведет себя ненормально, сохраняя при этом его ключевую роль в «реальных» опасностях, таких как пожар или наводнение», — говорит Канг.
На вопрос, какое отношение страх — например, тот, что человек испытывает во время пожара — имеет к таким заболеваниям, как фибромиалгия или аутизм, Канг отвечает: «Расстройства гиперчувствительности, мигрени и аутизм, а также хронические болевые расстройства, такие как фибромиалгия, не вызваны страхом.
«Наше исследование может послужить отправной точкой для использования этого вида препарата для облегчения воспоминаний об угрозах при посттравматическом стрессовом расстройстве или сенсорной гиперчувствительности при аутизме».
«Однако, как и в любой системе сигнализации, ее неисправность может привести к ложным срабатываниям», — говорит Канг. «Люди с этими расстройствами воспринимают нормальные сенсорные сигналы как угрозу, и, поскольку расстройства гиперчувствительности могут влиять на память, важно найти способы успокоить сенсорную перегрузку, манипулируя цепью тревоги».
Канга особенно интересует роль, которую нейроны CGRP играют в мигрени. «Хотя мы еще не проверяли это, мы знаем, что эпизоды мигрени могут быть связаны с активацией нейронов CGRP в таламусе и стволе мозга, поскольку они запускаются сенсорными сигналами. А поскольку препараты, блокирующие CGRP, использовались для лечения мигрени, наше исследование может послужить отправной точкой для использования этого вида препаратов для облегчения воспоминаний об угрозах при посттравматическом стрессовом расстройстве или сенсорной гиперчувствительности при аутизме».
Комментируя исследование, Амит Эткин, основатель и генеральный директор Alto Neuroscience, который не участвовал в исследовании, говорит: «Канг и его коллеги провели элегантную серию исследований, показывающих, что нейроны в миндалевидном теле, которые передают сигналы с использованием пептида CGRP, имеют решающее значение. для объединения информации от разных органов чувств в «целостный опыт» в контексте угрозы».
Эткин предупреждает, что исследование проводилось на мышах и, конечно, работа с животными часто плохо переносится на людей. Тем не менее, он говорит, что участие CGRP создает интригующую возможность, потому что на рынке уже существуют лекарства, нацеленные на него.
«Недавно были разработаны блокаторы CGRP для эффективного лечения мигрени, — говорит он. Они включают как моноклональные антитела, так и традиционные низкомолекулярные препараты. «Таким образом, может оказаться возможным изучить клинические эффекты блокирования CGRP у людей, что дает редкую возможность относительно быстро проверить фундаментальную науку для перевода клинических испытаний на людях».