Тета-активность мозга человека связали с приобретением страхов

Ученые связали тета-активность в мозговой цепи миндалина — медиальная префронтальная кора с процессом приобретения страхов у человека. Если перед человеком появляется связанный со страхом стимул, то тета-колебания скоординировано возникают в этих регионах и поддерживают взаимодействие между ними. То есть эти колебания представляют собой общий механизм обучения страху. Статья опубликована в журнале Science Advances.

Тета-активность мозга многих животных, включая человека, ассоциируется с обучением и извлечением информации из памяти. Например, страхи можно приобрести в процессе жизни, то есть научиться им. И многочисленные исследования на животных показали, что приобретение и выражение страха зависит от скоординированной активности медиальной префронтальной коры и миндалины, и что именно тета-колебания (от 4 до 8 Гц) поддерживают межрегиональную коммуникацию в сети страха.

Однако остается неясным, можно ли распространить эти результаты на людей. В первую очередь это связано с недостатком прямых нейрофизиологических доказательств: изучить активность мозга человека, связанную со страхом, сложно, потому что нейронные сети, связанные с этой реакцией, расположены глубоко в мозгу. Поэтому Си Чен (Si Chen) из Университета Китайской академии наук и коллеги провели исследование с участием 13 пациентов, которым ранее для хирургического лечения лекарственно устойчивой эпилепсии были имплантированы внутричерепные электроды. Так ученые получали данные ЭЭГ напрямую из глубоко расположенных в мозге миндалины, и двух субрегионов медиальной префронтальной коры — дорсального и вентрального.

Участники смотрели на красный и зеленый квадраты, которые в случайном порядке появлялись на экране компьютера по 52 раза. При появлении квадрата одного цвета пациент получал легкий удар током, а появление квадрата другого цвета не сопровождалось током. Интенсивность электростимуляции для каждого участника устанавливалась индивидуально до такой степени, которая субъективно воспринималась как неудобная, но безболезненная. То есть ученые формировали у пациентов условный рефлекс — в данном случае реакцию страха на ранее нейтральный стимул, и, как показало среднее значение электрической активности кожи, они успешно с этим справились для 11 испытуемых.

Авторы обнаружили повышение тета-колебаний в миндалине и двух субрегионах медиальной префронтальной коре в ответ на условный стимул у тех участников, которые приобрели условную реакцию страха, но не обнаружили у тех пациентов, которые такую реакцию не приобрели (p < 0,001). Более того, у тех пациентов, которые приобрели условную реакцию, с каждой следующей встречей с условным стимулом тета-колебания возникали после более короткого периода задержки: на первых этапах научения в миндалине — через и 670 ± 60 миллисекунд, в медиальной префронтальной коре — через 470 ± 40 миллисекунд, а на последних — через 360 ± 50 и 280 ± 30 миллисекунд соответственно.

Также ученые выяснили, что у тех участников, которые приобрели условную реакцию страха, тета-колебания, возникающие в ответ на условный стимул, были синхронизированы между миндалиной и обоими субрегионами медиальной префронтальной коры (p < 0,001), чем обеспечивалась нейрофизиологическая основа для «общения» этих областей мозга. И эта синхроннизированность увеличивалась по мере обучения. Но при этом она имела небольшую задержку: тета-колебания возникали в медиальной префронтальной коре раньше, чем в миндалине — словно медиальная префронтальная кора управляла ответом миндалины в процессе приобретения страха.

Таким образом, эти результаты подтвердили, что, как и у животных, приобретение страхов у человека связано с тета-активностью мозга, а точнее для данного контекста — с скоординированной тета-активностью миндалины и медиальной префронтальной коры. Другими словами, тета-колебания служат нейронным механизмом для обучения страху как у человека, так и других видов.

По словам ученых, полученные данные позволяют понять, как страх приобретается, и поэтому могут быть полезны для будущих методов лечения посттравматического стрессового расстройства (ПТСР) и других тревожных расстройств и фобий. А среди уже существующих методов свою эффективность показала транскраниальная магнитная стимуляция префронтальной коры. С ее помощью итальянские ученые смогли снизить электрическую активность кожи — показатель работы вегетативной нервной системы и физиологический маркер страха.

Екатерина Рощина