Группа нейробиологов определила процессы, которым подвергается мозг, чтобы отличить настоящие и настоящие опасности от тех, которые связаны с прошлым опытом на мышах. Результаты, опубликованные в журнале Nature , имеют значение для нашего понимания посттравматического стрессового расстройства (ПТСР) - недуга, отмеченного неспособностью различать прошлые и настоящие опасности или распознавать «безопасные» ситуации.
«Воспоминания о травмирующем эпизоде могут длиться долго», - говорит профессор Эрик Кланн, директор Центра нейронных наук Нью-Йоркского университета и старший автор статьи. «Но мы можем использовать такие воспоминания выборочно: прогнозировать последующую связанную опасность и реагировать на нее, а также распознавать, когда угроз не существует. Это особенно важно для поведения выживания в неопределенной среде, такой как зона конфликта или во время социальные волнения."
«Это имеет серьезные последствия для расстройств памяти , таких как посттравматическое стрессовое расстройство, когда пациентам трудно различать сигналы безопасности и угрозы», - добавляет ведущий автор Прерана Шреста, научный сотрудник Центра нейронологии Нью-Йоркского университета.
В исследовании, в котором также участвовали исследователи из Университета Рокфеллера и Университета Макгилла, основное внимание уделялось неврологическим процессам, которые мыши используют для определения этих различий.
Исследователи отмечают, что научиться распознавать сигналы в неопределенной среде и правильно реагировать на них имеет решающее значение для выживания животных. В частности, сигналы, которые надежно предсказывают опасность, побуждают к поведению, например, к замораживанию, чтобы избежать обнаружения. Однако, наряду с сигналами прогнозирования угроз, неопределенная среда может предоставлять сигналы, предсказывающие безопасность или, в частности, отсутствие опасности. Таким образом, животные должны реагировать на сигнал прогнозирования угрозы защитным поведением и, наоборот, на сигналы безопасности, прекращая реакцию на угрозу и возобновляя нормальное поведение.
В исследовании Nature ученые стремились идентифицировать клеточные молекулы или субстраты для длительного хранения воспоминаний, связанных с угрозой и сигналом безопасности.
Давно установлено, что область мозга, амигдала, играет фундаментальную роль в обработке и хранении информации, связанной с эмоциями. Однако менее понятны клеточные механизмы и архитектура, лежащие в их основе, в частности, идентичность типов клеток, которые хранят информацию о сигналах и позволяют животным адекватно реагировать даже по прошествии значительного времени после первоначального воздействия угрозы.
Также хорошо изучены формирование и консолидация долговременных воспоминаний, которые происходят через изменения клеточного ландшафта белков - динамика, которая фиксирует важные особенности события, частично за счет синтеза новых белков.
В новой работе ученые стремились лучше понять эти механизмы, нарушив ключевые этапы синтеза белка в определенных типах клеток - маневр, который выявил бы их значение. Эта процедура позволила исследователям определить ключевых участников этого запутанного процесса.
Для этого они исследовали и нарушили сборку двух белковых комплексов, которые имеют решающее значение для синтеза новых белков. Первый белковый комплекс содержит eIF2, который участвует в добавлении первой аминокислоты к синтезируемому белку. Второй белковый комплекс содержит eIF4E, который связывается с защищенной «крышкой» информационной РНК, которая необходима для их трансляции в белок. Примечательно, что они обнаружили, что синтез белка в специфических тормозных нейронах миндалевидного тела - нейронах, экспрессирующих соматостатин, - имеет решающее значение для хранения информации об угрозе, в то время как синтез белка в нейронах, экспрессирующих PKC, необходим для хранения дополнительной информации о сигналах безопасности.
Ранее было показано, что активность в этих популяциях нейронов проявляется в обработке сигналов, связанных с угрозой; однако это первое исследование, которое связывает необходимость синтеза нового белка в этих нейронах со стабилизацией долговременных эмоциональных воспоминаний.
Исследование финансировалось за счет грантов Национальных институтов здравоохранения (R37-NS034007, R01-NS047384) и Фонда исследований мозга и поведения (26696).
В соответствующем исследовании, также опубликованном в этом выпуске журнала Nature , исследователи из Университета Макгилла, Университета Монреаля и Университета Хайфы также изучили eIF2 в различных типах нейронов. Они обнаружили, что увеличение белкового комплекса eIF2 в ингибирующих нейронах, экспрессирующих соматостатин, что приводит к увеличению синтеза белка , способствует консолидации долговременной памяти.
