Відключення трьох ділянок мозку позбавило щурів страху раптової тиші

Португальські вчені виявили структури головного мозку, що відповідають за стресову реакцію щура в той момент, коли вона чує, що її сородичі припинили шуміти. Для цього вони використовували методи оптогенетики і медикаментозного інгібування нейронів: щури, яким окремо відключали мигдалевидне тіло, середнє колінчасте ядро таламусу і вентральну частину скроневої кори, не проявляли стресової реакції на тишу, що раптово настала - на відміну від своїх сородичів з контрольної групи. Як така система працює, ще належить вивчити, пишуть вчені в журналі.

Тваринам, щоб убезпечити себе від хижаків, доводиться бути дуже уважними і ретельно стежити за появою сигналів, які можуть означати небезпеку. Такими сигналами можуть бути шум листя, яскрава пляма в траві або біжать на всі боки сородичі. А ось для деяких видів, які орієнтуються на слух, сигналом про небезпеку може бути відсутність будь-якого сигналу взагалі. Кілька років тому вчені на чолі з Аною Перейрою (Ana Pereira) з Центру Шампалімо в Лісабоні з'ясували, що щури як сигнал про небезпеку від городичів використовують тишу, що різко настала: для них вона означає, що інша тварина завмерла від страху.

У новій роботі вчені вирішили визначити нейронний механізм, який за таку реакцію відповідає. У їхньому експерименті взяли участь 22 щури, яких у перший день неконтрольовано били струмом, щоб викликати у них стан стресу. Наступного дня їх окремо запускали в клітини, де вони могли вільно переміщатися. У цей час їм включали звуки рухів інших щурів, а потім - різко вимикали і стежили за тим, чи будуть щури лякатися і завмирати.

Семи щурам у нейрони мигдалевидного тіла (ділянки головного мозку, який відповідає за обробку негативних емоційних стимулів) ввели інгібуючий архіродопсин (ArchT), який можна оптогенетично активувати зеленим світлом. Ці щури не реагували на припинення шуму від інших щурів і не завмирали - на відміну від щурів з контрольної групи, тих, кому ArchT не вводили.

Оскільки мигдалевидне тіло - не єдина, не перша і не остання структура, яка обробляє страхітливий стимул, вчені далі зосередилися на таламусі: сигнал про слухову інформацію до мигдалини він відправляє через прямий шлях між нею і середнім колінчастим ядром. Аналіз вказав на те, що у щурів, які реагували на тишу від сородичів і завмирали, була активна дорсальна частина середнього колінчатого ядра: фактор транскрипції c-Fos, який експресується відразу ж після впливу стресового стимулу, вдалося виявити саме в цій структурі.

Потім вчені оптогенетично інгібували вже нейрони середнього колінчатого ядра - точно так само, як до цього інгібували мигдалевидне тіло. Щури, у яких ця структура була відключена, точно так само не реагували на звук від інших особин, що різко обірвався, що говорить про те, що середнє колінчасте ядро також відіграє важливу роль у формуванні і прояві реакції на тишу.

Нарешті, вчені вирішили вивчити, яку роль у реакції щурів відіграють різні ділянки кори, зокрема - структури скроневої кори, які відіграють роль в обробці слухової інформації і в які надходить сигнал від середнього колінчатого ядра: задньодорсальна та вентральна частини. Ці ділянки щурам інгібували за допомогою мусцімола - психоактивної речовини, агоніста ГАМК-рецепторів (головних гальмуючих рецепторів центральної нервової системи).

Вимкнення задньодорсальної частини не призвело до жодних змін: щури так само завмирали від тиші, що раптово настала, як і в контрольній групі. Інгібування вентральної частини, однак, змусило щурів не реагувати на тишу взагалі.

Учені, таким чином, встановили, що за реакцію щурів на тишу в головному мозку відповідає шлях, що проходить через таламус, мигдалевидне тіло і ділянки кори великих півкуль. Тим не менш, автори відзначили, що поки що незрозуміло, як працює вся система цілком і які саме нейрони зазначених структур залучені до формування і прояв подібної реакції - це необхідно буде детальніше вивчити в наступних роботах.

У процесі формування стресової реакції на страхітливий стимул мало одного тільки впливу цього стимулу: інформацію про нього ще треба закріпити. Зробити це можна під час сну: кілька років тому вчені з'ясували, що в мозку тих же щурів спостерігається одна і та ж активність як під час формування негативного досвіду, так і під час сну після нього.