Cum ni se declanșează în creier senzația de frică. Cercetătorii au descoperit că răspunsul oamenilor la pericol nu este ce credeau

Oamenii de știință tocmai au descoperit că principalii mesageri care controlează "circuitul fricii" din creier nu sunt ceea ce credeau că sunt, potrivit Live Science. Noi cercetări efectuate pe șoareci vii sugerează că moleculele numite neuropeptide, nu neurotransmițătorii, joacă rolul principal în răspunsul nostru la pericol și modul în care frica ne face să reacționăm.

Atunci când atingeți din greșeală o tigaie de pe aragaz sau vă atingeți de un fier de călcat fierbinte, vă retrageți din reflex cu o senzație de durere și un sentiment brusc de pericol. Acest lucru se datorează faptului că receptorii de durere din mâini trimit un semnal prin măduva spinării și trunchiul cerebral, unde un grup specific de neuroni trimite apoi aceste semnale către centrul fricii din creier, amigdala.

Acest lucru declanșează un răspuns emoțional de frică care, în acest caz, ne ajută să ne amintim să evităm să atingem suprafețe fierbinți - dar acest mecanism determinat de frică intervine și în multe alte scenarii.

De ce este importantă frica

Capacitatea noastră de a răspunde și de a crea o memorie a amenințării în urma durerii se întâmplă rapid și este un mecanism important de supraviețuire. Însă, în cazul unor tulburări precum stresul post-traumatic și anxietatea severă, acest răspuns la frică și amenințare poate degenera.

Tratamentele existente pentru aceste tulburări sunt doar parțial eficiente în tratarea simptomelor și se concentrează în principal pe modificarea moleculelor cunoscute sub denumirea de "neurotransmițători cu acțiune rapidă". Acești mesageri chimici foarte rapizi sunt, în general, acceptați ca transmițători ai răspunsurilor rapide, precum durerea, frica și evitarea pericolului. Însă un studiu recent, publicat la 22 iulie în revista Cell, pune sub semnul întrebării acest lucru.

Sung Han, membru al facultății de la Institutul Salk, și colegii săi au emis ipoteza că alte molecule ar putea fi implicate în răspunsurile rapide la frică - în special, ei au indicat moleculele cu acțiune mai lentă numite neuropeptide. Dar instrumentele adecvate pentru a studia aceste molecule nu existau.

Pentru studiul lor, cercetătorii au dezvoltat un nou sistem de identificare și modulare a neuropeptidelor la șoarecii vii și au descoperit că aceste molecule cu acțiune lentă, și nu neurotransmițătorii cu acțiune rapidă, joacă un rol principal în circuitul răspunsului la frică.

Răspunsul oamenilor la pericol nu este ce credeam

Informațiile din mediul înconjurător ajung la creierul nostru prin intermediul neuronilor care acționează ca niște circuite, ghidând semnalul acolo unde trebuie să ajungă. Un semnal este transmis atunci când un neuron trimite molecule, cum ar fi neurotransmițătorii sau neuropeptidele, următorului neuron din rând.

Neurotransmițătorii cu acțiune rapidă sunt eliberați în pachete mici și se pot lega rapid și deschide canalele ionice ale unui alt neuron - tuneluri care permit particulelor încărcate să intre și să iasă din celulă. Această reacție în lanț modifică chimia celulei și, în cele din urmă, transmite semnalul către următorul neuron.

Spre deosebire de neurotransmițători, neuropeptidele cu acțiune lentă sunt eliberate în pachete mai mari - numite vezicule cu miez dens mare (LDCV) - și se leagă de un receptor specific de pe neuronul vecin. Acest lucru declanșează o cascadă de activitate enzimatică care declanșează un val de activitate a genelor.

Potrivit lui Han, mulți cred că aceste neuropeptide lente au un rol doar în modularea neurotransmițătorilor rapizi, nu și în semnalizarea prin ele însele. Dar Han și colegii săi nu erau convinși și credeau că moleculele joacă un rol necunoscut în transmiterea mesajelor prin sistemul nervos.

Ei au dorit să testeze dacă neuropeptidele pot acționa ca un neurotransmițător primar, precum și să identifice care dintre ele sunt implicate în răspunsul la frică.

 „Rolul multor peptide rămâne puțin înțeles în raport cu transmițătorii clasici”

"Dar nu există niciun instrument pentru a testa această idee", a declarat Han pentru Live Science. Cercetătorii ar trebui să monitorizeze eliberarea neuropeptidelor în celule sau la animale vii și apoi să testeze dacă acești mesageri sunt suficienți pentru a furniza informații, a spus el."

Cercetătorii au rezolvat această problemă prin proiectarea unui instrument care vizează LDCV-urile care transportă neuropeptidele. Ei au creat un senzor pentru a detecta momentul în care un LDCV este eliberat dintr-o celulă, precum și un "amortizor" care degradează neuropeptide specifice atunci când și unde au dorit oamenii de știință. Acest lucru le-a permis cercetătorilor să vadă ce se întâmplă în creier atunci când neuropeptidele respective sunt absente.

Utilizarea unui senzor pentru eliberarea LDCV la un animal viu și capacitatea de a reduce la tăcere neuropeptidele este o idee nouă, potrivit Dr. Robert Edwards, membru al facultății de la Universitatea din California, San Francisco, care nu a fost implicat în lucrare. "Rolul multor peptide rămâne puțin înțeles în raport cu transmițătorii clasici, astfel încât acesta este un teritoriu în mare parte necunoscut", a spus Edwards.

„A fost cu adevărat surprinzător când am observat”

Cu ajutorul noilor instrumente, cercetătorii au folosit șoareci de laborator pentru a identifica neuropeptidele eliberate atunci când rozătoarele au fost supuse unor stimuli ușori care provoacă răspunsul la frică. Unul dintre testele utilizate a presupus ca șoarecii să primească un șoc ușor la nivelul picioarelor atunci când au auzit un anumit sunet; acest lucru i-a condiționat pe șoareci să înghețe pe loc atunci când au auzit zgomotul.

Echipa a analizat ce s-a întâmplat atunci când au redus la tăcere mai multe neuropeptide la șoareci, comparativ cu situația în care au oprit un neurotransmițător numit glutamat. Ei au fost surprinși să descopere că, de fapt, neuropeptidele erau principalele furnizoare ale răspunsului la frică, nu glutamatul.

Ei au ajuns la această concluzie deoarece oprirea glutamatului nu a avut niciun efect asupra comportamentului de înghețare a șoarecilor de frică. Cu toate acestea, oprirea neuropeptidelor a suprimat acest comportament de înghețare timp de o zi întreagă.

"A fost cu adevărat surprinzător când am observat că glutamatul nu face nimic", a spus Han. "Deci glutamatul este principala moleculă pentru comunicarea neuronală. Dar cel puțin în cazul nostru, glutamatul nu face nimic în ceea ce privește retransmiterea informațiilor semnalului de amenințare către amigdală."

Noile descoperiri ar putea aduce schimbări importante în tratarea anxietății și sindromului post traumatic

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că mai multe neuropeptide erau ambalate în aceeași veziculă. Atunci când cercetătorii au inhibat toate aceste neuropeptide, au constatat că au reușit să reducă răspunsul la frică al șoarecilor mult mai eficient decât atunci când au inhibat doar una. Tratamentele actuale pentru frica și tulburările de panică vizează de obicei un singur neurotransmițător, astfel încât acest lucru ar putea oferi o nouă cale de urmat.

Han crede că proiectarea moleculelor care vizează mai mulți receptori neuropeptidici ar putea duce la tratamente mai eficiente pentru tulburările de panică.

"Vizarea sistemelor de transmițători lenți, în special a neuropeptidelor, pentru tratarea anxietății sau a PTSD sau a durerii, cred că poate fi benefică și poate deschide de fapt noi căi pentru dezvoltarea medicamentelor", a declarat Han.