Нейробиологи рассказали, как в мозге возникает память о страхе
Существующие методы лечения ПТСР сегодня недостаточно эффективны. Эти методы в основном сосредоточены на воздействии на молекулы, известные как «быстродействующие нейротрансмиттеры». Эти химические посредники обычно считаются ретрансляторами быстрых реакций, таких как боль, страх и избегание опасности. Но нейробиологи Института Солка в работе, опубликованной в журнале Cell, пришли к выводу, что воздействия на нейротрансмиттеры недостаточно для лечения ПТСР.
Соавтор работы Сун Хан Института и его коллеги выдвинули гипотезу, что за передачу реакции страха и память о страхе отвечают в основном не нейротрансмиттеры, а другие молекулы, действующие медленнее, но более мощно — это нейропептиды.
Как действуют нейропептиды
Нейропептиды — это большие молекулы. Они состоят из нескольких десятков аминокислот. Нейротрансмиттеры — значительно меньше.
Информация из окружающей среды поступает в наш мозг по нейронам, которые действуют как цепи, направляя сигнал в регионы обработки. Сигнал передается от нейрона к нейрону с помощью нейротрансмиттеров или нейропептидов. Быстродействующие нейротрансмиттеры высвобождаются нейронами в синаптическую щель в сравнительно небольших количествах. Они высвобождаются в небольших везикулах, которые быстро распадаются. В отличие от нейротрансмиттеров, медленнодействующие нейропептиды высвобождаются медленнее и в больших количествах: они выходят в синаптическую щель в больших плотных везикулах ядра (LDCV).
До сих пор многие ученые полагают, что эти медленные нейропептиды играют роль только в модуляции быстрых нейротрансмиттеров, а не в передаче самих сигналов. Но Хан и его коллеги предположили, что эти молекулы играют свою роль и в передаче сигнала через нервную систему.
Ученые решили проверить, могут ли нейропептиды действовать как первичные нейротрансмиттеры, и попытались определить, какие из них участвуют в реакции страха.
Исследователи разработали инструмент, нацеленный на LDCV, которые транспортируют нейропептиды. Они создали сенсор для определения момента, когда LDCV высвобождается из клетки. Кроме того ученые разработали своего рода «глушитель», который подавляет определенные нейропептиды. Это позволило исследователям увидеть, что происходит в мозге, когда эти нейропептиды отсутствуют.
Нейропептидов много — их известно более 100. Часто в одной большой везикуле их сразу несколько разных. Чтобы понять, как работает каждый нейропептид, надо уметь «схватывать» момент, когда он активизируется и убедиться, что работает конкретный нейропептид (например, заглушив остальные).
Исследователи использовали лабораторных мышей, чтобы определить, какие нейропептиды высвобождались, когда грызуны испытывали различные слабые стимулы, которые вызывают реакцию страха. В одном из тестов мышей подвергали слабому удару током по ногам. Включение тока сопровождалось щелчком. Животные это запомнили. Когда они слышали щелчок, они замирали, хотя никакой боли не испытывали. Это память о боли.
Это не глутамат
Ученые сравнили реакцию мышей на боль и память о боли при глушении нейропептидов и нейротрансмиттера глутамата. Оказалось, что именно нейропептиды в основном и передавали реакцию страха, а не глутамат. Это совершенно неожиданно, так как на сегодня у нейробиологов нет сомнений, что именно глутамат передает болевой сигнал. Теперь уже можно сказать, что таких сомнений не было, до исследований группы Хана.
Ученые пришли к такому выводу, потому что отключение глутамата не влияло на реакцию замирания от страха у мышей. Напротив отключение нейропептидов подавляло реакцию замирания на целый день.
«Мы были действительно удивлены, когда увидели, что глутамат ничего не делает», — сказал Хан. — «Глутамат является основной молекулой нейронной коммуникации. Но, по крайней мере, в нашем случае глутамат не передавал информации об угрозе в миндалевидное тело».
Хан считает, что разработка молекул, нацеленных на нейропептидные рецепторы, может привести к более эффективному лечению панических расстройств. «Я думаю, что нацеливание на медленные системы передачи сигнала, особенно на нейропептиды, для лечения тревоги, посттравматического стрессового расстройства или боли могут быть очень полезны», — говорит Хан.