Управлять тревогой, стимулируя нейроны

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.