Сигнальное вещество нейротензин, которое образуется в нервной системе, участвует в формировании положительного и отрицательного опыта у мышей. Его присутствие и высокая концентрация в базолатеральном комплексе миндалины помогли мышам выстраивать более прочные связи между стимулом и вызванным этим стимулом положительным переживанием (то есть мыши лучше усваивали положительный опыт). При этом снижение экспрессии этого вещества в нервной системе приводило к более прочному запоминанию негативного опыта. Статья опубликована в журнале Nature.
Чтобы животные учились избегать или снова искать определенный опыт в будущем, им необходимо запомнить или соотнести положительное и отрицательное переживание со спровоцировавшим его стимулом. В мозге с этой задачей справляются две разные популяции нейронов: одна активируется при встрече с положительно подкрепленным стимулом, который ассоциируется с наградой, другая — с отрицательным стимулом и наказанием. Обе эти группы нейронов — это нейроны базолатерального комплекса — ядер, входящих в состав миндалины. В мозге есть два пути, один из которых приводит к положительной ассоциации, другой — к отрицательной. Но до сих пор ученые не знали, где находится или что является оператором переключения, определяющим, какой путь использовать в конкретный момент.
Хао Ли (Hao Li) из Института биологических исследований Солка и его коллеги сочли, что в качестве потенциального оператора переключения может выступать нейропептид нейротензин — сигнальное вещество, которое образуется в нервной системе и связано с формированием ассоциации между стимулом и положительным или отрицательным переживанием. Уже известно, что нейротензин участвует в процессах вознаграждения и наказания, а также в обучении страху.
Ученые провели эксперимент на 186 диких мышах и 185 генно-модифицированных мышах, чтобы проверить свое предположение. В ходе исследования мыши учились ассоциировать тон звука со сладкой на вкус сахарозой, а другой звук — с ударом тока или сильной струей сжатого воздуха, направленного в сторону животного. В это время исследователи отслеживали происходящие в мозге животных процессы.
Сначала они с помощью флуоресцирующего вещества обнаружили популяции нейронов, которые экспрессируют нейротензин и контактируют с нейронами базолатерального комплекса миндалины. Это оказались скопления нейронов из медиального коленчатого тела, гиппокампа и паравентрикулярного ядра таламуса.
Чтобы понять роль нейронов каждой из этих структур, авторы с помощью CRISPR-редактирования поочередно выключали, блокировали или снижали экспрессию нейротензина в нейронах из этих областей. Оказалось, что в процессе присвоения эмоциональной валентности пережитому опыту значение имели только нейроны из паравентрикулярного ядра таламуса (p = 0,0148). После снижения экспрессии нейротензина в этих нейронах мыши больше не могли ассоциировать тон звука с сахарозой или, иными словами, закреплять положительный опыт (p = 0,0052). Но в это же время они стали лучше усваивать негативный опыт, устанавливая более сильную связь между вторым тоном и отрицательным стимулом, по сравнению с контрольной группой (p = 0,0396). А оптогенетическая активация аксонов, идущих от паравентрикулярного ядра таламуса к базолатеральному комплексу миндалины, наоборот, усиливала запоминание положительного опыта (p = 0,018) и нарушала усвоение негативного (p = 0,0279).
Авторы измерили концентрацию нейротензина до и после получения положительного и отрицательного опыта. Оказалось, что у мышей, которые получили сахарозу, концентрация нейротензина в базолатеральном комплексе миндалины увеличивалась по сравнению с уровнем до опыта (p = 0,001). А у тех особей, в которых выпустили струю воздуха, наоборот, концентрация нейротензина в базолатеральном комплексе падала (p = 0,0162).
Другими словами, присутствие или отсутствие нейротензина, а также его концентрация в базолатеральном комплексе миндалины определяет, какой путь будет активирован в мозге: тот, который приведет к закреплению положительного или же, наоборот, — отрицательного опыта. Исследователи считают, что открытие этого механизма позволит детальнее и глубже понять, почему некоторые люди с большей вероятностью сохраняют отрицательные эмоции, чем положительные, что, например, может происходить при тревоге, депрессии или посттравматическом стрессовом расстройстве.
Давно известно, что миндалевидное тело или амигдала играет ключевую роль в формировании эмоций, но механизмы, которые осуществляют это все еще продолжают изучаться. Одной из жизненно важных эмоций является страх, в формировании которого также задействована миндалина. Как показало недавнее исследование, у мышей, у которых сформировался страх звуков, изменяется активность отдельных дендритов у нейронов миндалины.
Екатерина Рощина