Нейроны расширенной миндалины заставили мышей поволноваться

Нейроны ядра ложа конечной полоски, которые находятся в расширенной миндалине, участвуют в процессе возбуждения в ответ на эмоциональные стимулы — сообщается в исследовании, опубликованном в журнале Cell Reports. Изменение размера зрачка у мышей в ответ на эмоционально окрашенные запахи совпало с работой этих нейронов, а их оптогенетическая инактивация вызвала у мышей волнение и тревогу.

Процесс эмоционального возбуждения лежит в основе психических реакций, а его нарушения приводят к депрессии и тревожным расстройствам. Эмоциональное возбуждение отражается на работе разных органов через эндокринную систему, влияет на общую активность мозга и на такие долгосрочные реакции как сон и бодрствование. Но существует и быстрый ответ организма на возбуждение, который выражается в изменении диаметра зрачка: считается, что эмоциональные стимулы способствуют активности мышц вокруг него. 

Координирует эмоциональные реакции ядро ложа конечной полоски (BNST), которое находится в расширенной миндалине мозга. Нейроны этой области связаны с вознаграждением, социальным поведением, беспокойством и страхом. Через нейронные проекции ядро BNST связано со многими областями мозга, которые в свою очередь управляют эндокринными и вегетативными реакциями организма на эмоционально значимые стимулы. В некоторых нейронах BNST активен ген препроноцицептина Pnoc, который в других областях оказался связан с регуляцией процессов мотивации и вознаграждения, а вот роль Pnoc-нейронов в этом ядре до сих пор не была понятна. 

Хосе Родригез-Ромагьера (Jose Rodriguez-Romaguera) из Университета Северной Каролины вместе с коллегами изучил роль Pnoc-нейронов ядра BNST в быстрой эмоциональной реакции. Для этого ученые предъявляли мышам два эмоциональных стимула: аппетитный запах арахисового масла и неприятный запах мочи других грызунов (триметилтиазолин). У мышей, которые свободно перемещались по камере с источниками запахов наблюдалось расширение зрачков как вблизи обоих источников запаха по сравнению с водой (p < 0,05). 

Затем головы мышей зафиксировали, чтобы записать активность их нейронов при помощи двухфотонной микроскопии. Этот подход позволил проследить процесс перемещения ионов кальция в клетках, который и лежит в основе нервного возбуждения. Оказалось, что половина всех Pnoc-нейронов достоверно изменяла свою активность в ответ стимулы (p < 0,0001). При этом нейроны возбуждались в ответ на оба стимула, а вот торможение происходило только в ответ на триметилтиазолин. Половина тех нейронов, которые возбуждались в ответ на «арахисовое масло», возбуждалась и в ответ на второй стимул. И половина тех нейронов, что не ответили на «арахисовое масло», также активировались на триметилтиазолин. Эти данные указывают на существование субпопуляций нейронов, которые по-разному реагируют на разные по эмоциональной окраске стимулы.

Биологи также исследовали поведение мышей после оптогенетической активации Pnoc-нейронов. Для этого при помощи генной инженерии в мембраны клеток встроили светочувствительные белки-каналы, которые под действием света открывались и пропускали через себя ионы, активируя электрическое возбуждение. Это позволило исследователям управлять активацией нужных нейронов. После активации Pnoc-нейронов у мышей расширились зрачки и участилось сердцебиение, что свидетельствует об эмоциональном возбуждении.

Поведение мышей проверили при помощи приподнятого крестообразного лабиринта — классического теста на уровень тревожности. У лабиринта два открытых и два закрытых рукава. Мыши с нормальным уровнем тревожности предпочитают оставаться в закрытых, ведь лабиринт приподнят, а это вызывает у мыши стресс. Тревожные мыши же часто выглядывают в открытый рукав. Активация Pnoc-нейронов сделала подопытных менее тревожными, а вот подавление активности заставило мышей все время бегать в открытые рукава лабиринта.

Тревожность свойственна те только мышам с неработающими Pnoc-нейронами ядра BNST, но и людям. Недавно мы писали о том, что у физически слабых из них оказался выше риск развития депрессии и тревожных расстройств.

Анна Муравьева