Новое исследование Массачусетского технологического института показывает, как две популяции нейронов мозга способствуют этому процессу. Исследователи обнаружили, что эти нейроны, расположенные в области размером с миндаль, известной как миндалевидное тело, образуют параллельные каналы, которые несут информацию о приятных или неприятных событиях.По словам Кей Тай, доцент кафедры мозга и когнитивных наук Уайтхеда, доцент кафедры мозга и когнитивных наук и член Института Пикауэра Массачусетского технологического института, если вы узнаете больше о том, как эта информация направляется и неправильно направляется, может пролить свет на психические заболевания, включая депрессию, зависимость, тревогу и посттравматическое стрессовое расстройство. для обучения и памяти.«Я думаю, что этот проект действительно выходит за рамки конкретных категорий заболеваний и может быть применим практически к любому психическому заболеванию», — говорит Тай, старший автор исследования, опубликованного 31 марта в онлайн-выпуске Neuron.
Ведущие авторы статьи — постдок Анна Бейелер и аспирант Пранит Намбури.Эмоциональные схемы
В предыдущем исследовании лаборатория Тая определила две популяции нейронов, участвующих в обработке положительных и отрицательных эмоций. Одна из этих популяций передает информацию в прилежащее ядро, которое играет роль в обучении поиску положительных впечатлений, в то время как другая отправляет данные в центральную миндалину.В новом исследовании ученые хотели выяснить, что на самом деле делают эти нейроны, когда животное реагирует на пугающий или приятный стимул.
Для этого они сначала пометили каждую популяцию светочувствительным белком, называемым каналомродопсином. В трех группах мышей они пометили клетки, проецирующиеся в прилежащее ядро, центральную миндалину и третью популяцию, которая соединяется с вентральным гиппокампом. Лаборатория Тая ранее показала, что связь с вентральным гиппокампом участвует в возникновении тревоги.Маркировка нейронов необходима, потому что популяции, которые проецируются на разные цели, в остальном неразличимы. «Насколько мы можем судить, они сильно перемешаны», — говорит Тай. «В отличие от некоторых других областей мозга, нет топографического разделения в зависимости от того, куда они идут».
После маркировки каждой клеточной популяции исследователи научили мышей различать два разных звука, один из которых связан с наградой (сахарная вода), а другой — с горьким вкусом (хинин). Затем они записали электрическую активность каждой группы нейронов, когда мыши столкнулись с двумя стимулами. Этот метод позволяет ученым сравнивать анатомию мозга (какие нейроны связаны друг с другом) и его физиологию (то, как эти нейроны реагируют на воздействие окружающей среды).
Исследователи были удивлены, обнаружив, что нейроны в каждой субпопуляции не все реагировали одинаково. Некоторые откликнулись на один сигнал, некоторые — на другой, а некоторые — на оба. Некоторые нейроны возбуждались сигналом, а другие подавлялись.
«Нейроны в каждой проекции очень разнородны. Не все они делают одно и то же», — говорит Тай.
Однако, несмотря на эти различия, исследователи обнаружили общие закономерности для каждой популяции. Среди нейронов, которые проецируются на прилежащее ядро, большинство было возбуждено стимулирующим стимулом и не реагировало на отталкивающий. Среди нейронов, которые проецируются на центральную миндалину, большинство было возбуждено отталкивающим сигналом, но не сигналом вознаграждения.
Среди нейронов, которые проецируются в вентральный гиппокамп, нейроны оказались более сбалансированными между ответами на положительные и отрицательные сигналы.«Это согласуется с предыдущей статьей, но мы добавили фактическую нейронную динамику возбуждения и неоднородность, которая была замаскирована предыдущим подходом оптогенетической манипуляции», — говорит Тай. «Недостатком в этой истории было то, что на самом деле делают эти нейроны в реальном времени, когда животному предъявляются стимулы».
Копать глубокоПолученные данные предполагают, что, чтобы полностью понять, как мозг обрабатывает эмоции, нейробиологам придется глубже вникнуть в более конкретные группы населения, говорит Тай.«Пять или 10 лет назад все было сосредоточено на конкретных областях мозга. А затем в последние четыре или пять лет больше внимания уделялось конкретным прогнозам.
И теперь это исследование представляет собой окно в следующую эру, когда даже конкретные прогнозы недостаточно конкретна. Даже когда вы разделяете на этом уровне, все равно остается неоднородность », — говорит она. «Нам еще предстоит пройти долгий путь, чтобы понять всю сложность работы мозга».
Остается еще один вопрос: почему эти разные популяции смешаны в миндалевидном теле. Одна из гипотез состоит в том, что клетки, отвечающие на различные входные сигналы, должны иметь возможность быстро взаимодействовать друг с другом, координируя ответы на срочный сигнал, такой как предупреждение о наличии опасности. «Мы изучаем взаимодействия между этими различными проекциями и думаем, что это может быть ключом к тому, как мы так быстро выбираем подходящее действие, когда нам предъявляют стимул», — говорит Тай.
В долгосрочной перспективе исследователи надеются, что их работа приведет к новым методам лечения психических заболеваний. «Первый шаг — определить цепи, а затем попытаться изучить модели этих патологий на животных и посмотреть, как эти цепи функционируют по-разному. Затем мы можем попытаться разработать стратегии для их восстановления и попытаться передать это людям», — говорит Байелер, которая вскоре открывает собственную лабораторию в Лозаннском университете, чтобы продолжить исследования в этом направлении.