Нейронауки для всех. Детали. Ядро страха: что такое миндалевидное тело
Миндалевидное тело (миндалина) – небольшой отдел головного мозга, получивший название за внешнее сходство с ядром миндального ореха. Иногда в русскоязычной литературе его называют амигдалой, но это не совсем правильная прямая транслитерация английского названия. Миндалевидное тело – парный отдел, миндалины расположены в височных долях обоих полушарий. Они относятся к лимбической системе — древней части головного мозга, контролирующей вегетативные функции, некоторые физиологические реакции и эмоции. В формировании последних как раз и задействованы миндалины. Кроме того, они связаны с функционированием памяти и принятием решений.
Названия: миндалевидное тело, миндалина
Английское название: amygdala
Латинское название: corpus amygdaloideum
Номер в NeuroNames: 237
Миндалевидное тело состоит из трех групп ядер.
Миндалевидное тело показано фиолетовым
Кроме того, миндалевидное тело связано с гиппокампом, который отвечает за долговременную память. Поэтому после встречи с чем-то страшным или неприятным в памяти закрепится его образ, и впоследствии его удастся вовремя распознать и избежать нового контакта.
Интересно, что, в зависимости от расположения, миндалевидное тело формирует разные эмоции. В исследовании специалистов из Прованского университета выяснилось [1], что электростимуляция правого миндалевидного тела вызывает отрицательные эмоции – грусть, страх, тревогу. А стимуляция левого – чаще счастье и лишь иногда – неприятные переживания.
Ядра миндалевидного тела
Обычно говорят, что у мужчин миндалевидное тело крупнее, чем у женщин, но развивается медленнее [2] – женское достигает пика своего развития в среднем на 1,5 года раньше. На самом деле, не очень понятно – так ли это.
Например, метаанализ 2017 года [3] , опирающийся на 46 исследований и данные 6726 человек говорит, что таки да, в целом миндалевидное тело в среднем у мужчин на 0,3 кубических сантиметра больше, чем у женщин. Это дает нам 10 процентов увеличения объема. Но если перенормировать на то, что и сам мозг в среднем у мужчин на 11-12 процентов больше, чем у женщин (это никак не связано с тем, что мужчины умнее – всего лишь сами по себе несколько крупнее женщин, а разброс параметров нормы объема мозга у человека в целом отличается не на проценты, а в разы – от чуть более 1000 куб.см. у Анатоля Франса до чуть более 2000 куб.см. у Ивана Тургенева), то получится, что никакой разницы по половому признаку в относительном объеме миндалевидного тела не наблюдается.
Метаанализ 2014 года [4], использовавший 126 работ, напротив, говорит об увеличении относительного объема левого миндалевидного тела у мужчин (в том числе – среди иных отличий мы видим гиппокамп и островок).
Иллюстрация из [4]. Синим показаны участки, которые у мужчин больше, чем у женщин
Кроме того, независимо от пола, левое миндалевидное тело созревает на 1,5-2 года быстрее правого. Раннее развитие левой миндалины обеспечивает способность реагировать на опасности в детском возрасте.
Размер миндалевидного тела связан с количеством социальных контактов, которые поддерживает человек, социальных групп, к которым он принадлежит – чем больше миндалина, тем сложнее сеть социальных взаимодействий. В частности, с размером миндалевидного тела связана способность запоминать внешность других людей и распознавать их эмоции.
При болезни Урбаха-Вите, чрезвычайно редком генетическом заболевании, описанном в 1929 году Эрихом Урбахом и Камилло Витте (на сегодняшний день известно уже около 400 случаев), миндалевидное тело может разрушиться. Долгое время считалось, что это делает больных полностью бесстрашными, однако в 2013 году американские ученые выяснили – напугать таких людей все-таки можно [5]. Для этого нужна ингаляция с высоким содержанием углекислого газа, около 35 процентов. Такая его концентрация вызвала у трех испытуемых не просто страх, а паническую атаку.
Эрих Урбах
Связь между миндалевидным телом и страхом позволяет предположить влияние активности миндалины на развитие тревожных расстройств. Так, стимулы, напоминающие о неприятном опыте, могут заставить миндалевидное тело дать организму сигнал готовиться к схватке или убегать. Возможно, этим и обусловлен, например, механизм панических атак.
Об этом же говорит исследование международной группы ученых, опубликованное еще в 2011 году в журнале Nature [6]. Они обнаружили, что в миндалевидном теле во время стресса активируется накопление белка нейропсина. Он запускает цепь химических реакций, которые приводят к повышению активности самой миндалины. Как предположили исследователи, активность нейропсинового сигнального пути каким-то образом «зависает» у людей с посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР), тревожными и паническими расстройствами.
Кроме того, у пациентов с ПТСР наблюдается всплеск активности миндалины при рассматривании картинок, на которых люди испытывают страх. Повышена активность миндалевидного тела и при биполярном расстройстве.
В качестве крайней меры при височной эпилепсии, острых вспышках ярости, самоповреждении и некоторых других «крайних» расстройствах применяется амигдалотомия – разрушение миндалевидного тела. Это мало влияет на память и интеллектуальные способности, но сказывается на распознавании лиц и отраженных на них эмоций.
Исследования эффектов от удаления миндалевидного тела велись еще с XIX века. Эксперименты показывали, что такая операция снижает агрессивность у обезьян (синдром Клювера-Бюси). В XX веке, в годы расцвета психохирургии, психиатры взялись и за людей. У подавляющего большинства пациентов после разрушения миндалины с помощью смеси масла и воска проходили вспышки агрессии и повышенная возбудимость. Позже для операции стали использоваться электроды.
Сегодня амигдалотомия встречается редко – в медицинском сообществе довольно скептически относятся к столь грубому вмешательству в мозг для лечения психических расстройств. Кроме того, выросло число фармпрепаратов, помогающих корректировать состояние пациента.
Текст: Алла Салькова
Литература:
1. Emotion Induction After Direct Intracerebral Stimulations of Human Amygdala
Laura Lanteaume, Stéphanie Khalfa, Jean Régis, Patrick Marquis, Patrick Chauvel, Fabrice Bartolomei in Cerebral Cortex, Volume 17, Issue 6, June 2007, Pages 1307- 1313, https://doi.org/10.1093/cercor/bhl041
2. Developmental Trajectories of Amygdala and Hippocampus from Infancy to Early Adulthood in Healthy Individuals
Akiko Uematsu, Mie Matsui, Chiaki Tanaka, Tsutomu Takahashi, Kyo Noguchi, Michio Suzuki, Hisao Nishijo PLOS One, Published: October 9, 2012, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0046970
3. Meta-analysis reveals a lack of sexual dimorphism in human amygdala volume
Dhruv Marwha, Meha Halari, LiseEliotin NeuroImageVolume 147, 15 February 2017, Pages 282-294
4. A meta-analysis of sex differences in human brain structure
Amber N.V. Ruigrok, Gholamreza Salimi-Khorshidi, Meng-Chuan Lai, Simon Baron-Cohen, Michael V. Lombardo, Roger J. Tait, and John Suckling. Neurosci Biobehav Rev. 2014 Feb; 39(100): 34–50. doi: 10.1016/j.neubiorev.2013.12.004
5. Fear and panic in humans with bilateral amygdala damage
Feinstein, J. S., Buzza, C., Hurlemann, R., Follmer, R. L., Dahdaleh, N. S., Coryell, W. H., … Wemmie, J. A. (2013). Nature Neuroscience, 16, 270. Retrieved from https://doi.org/10.1038/nn.3323
6. Neuropsin cleaves EphB2 in the amygdala to control anxiety
Attwood, B. K., Bourgognon, J.-M., Patel, S., Mucha, M., Schiavon, E., Skrzypiec, A. E., … Pawlak, R. (2011). Nature, 473(7347), 372–375. https://doi.org/10.1038/nature09938
Миндалина | Кинезиолог
Миндалина-амигдала (миндалевидное тело) мозга
Миндалина мозга, амигдала или миндалевидное тело (лат. Сorpus amygdoloideum) — это подкорковая структура лимбической системы, расположенная в глубине височной доли мозга.
«Не те» миндалины — глоточные
Не следует путать миндалину, как мозговое образование, с другими миндалинами — глоточными!
Минда́лины рта (лат. tonsillae) — это скопления лимфоидной ткани, расположенные в области носоглотки и ротовой полости. Они выполняют защитную и кроветворную функции, участвуют в выработке иммунитета — являются защитным механизмом первой линии на пути вдыхаемых и глотаемых чужеродных вредных веществ и антигенов. Полная иммунологическая роль миндалин всё еще остаётся неясной. Широко известный термин «гланды» относится только к нёбным миндалинам.
Оба вида миндалин — мозговые и глоточные — действуют совершенно независимо друг от друга и каждая в своей области, а общим для них является только одинаковое название.
И если вам вдруг удалят глоточные миндалины (гланды), то не опасайтесь, что ваша мозговая деятельность будет нарушена тем же манером, что и у несчастных обезьян в опытах, где у них удаляли мозговые миндалины — амигдалы!
«Те самые» миндалины — мозговые
Итак, мозговая миндалина — это скопление серого вещества миндалевидной формы в глубине височной доли мозга, размерами в среднем 10х8х5 мм.
Миндалины-амигдалы относятся к базальным ядрам головного мозга и входят в состав лимбической системы, управляющей эмоциями.
Всего миндалины две — по одной в каждом полушарии. Нейроны миндалины разнообразны по форме, функциям и нейрохимическим процессам в них.
Функции миндалины
Функции миндалины связаны с обеспечением оборонительного поведения, вегетативными, двигательными, эмоциональными реакциями, мотивацией условнорефлекторного поведения.
Причём главное, по-видимому, именно мотивация, т.е. побуждение к действию.
Кора головного мозга позволяет создавать сенсорные (чувственные) образы, т.е. видеть, слышать или ощущать что-либо. Гиппокамп (часть лимбической системы, которая «заведует» памятью) даёт возможность сохранить сенсорный образ и вспомнить его спустя какое-то время. А вот миндалевидное тело определяет, какие именно эмоциональные чувства мы испытываем к данному сенсорному образу.
Миндалина — это фактически несколько отдельно функционирующих ядер, которые анатомы объединяют вместе за счёт их близости друг к другу. Среди этих ядер ключевыми являются: базально-латеральный комплекс, центрально медиальные ядра и корково-медиальные ядра.
В базально-латеральный комплекс, необходимый для выработки условного рефлекса опасения у крыс, поступают на вход сигналы от сенсорных систем.
Центрально-медиальные ядра — основной выход для базально-латерального комплекса, и включается в эмоциональном возбуждении у крыс и кошек.
Миндалевидное тело связано с остальными частями нервной системы и расположено очень удачно, поэтому оно действует как центр регуляции эмоций. Оно принимает все сигналы, поступающие из моторной коры, первичной сенсорной коры, из части ассоциативной коры и из теменной и затылочной долей вашего мозга. Другими словами, практически из каждого из имеющихся источников. если ее разрушить, и посмотреть на вегетативные функции, ничего не меняется. Но если ее раздражать, возникает нарушение в работе внутренних органов.
Аксоны, выходящие из амигдалы, сосредоточиваются в ретикулярных ядрах таламуса, которые занимаются обработкой сигналов от органов чувств. Поэтому миндалина может влиять на работу таламуса с сенсорной информацией: придавать какой-то информации повышенную значимость, а другую делать незначимой.
Миндалины реагируют многими своими ядрами на зрительные, слуховые, интероцептивные, обонятельные, кожные раздражения, причем все эти раздражения вызывают изменение активности любого из ядер миндалины, т. е. ядра миндалины полисенсорны. Реакция ядра на внешние раздражения длится, как правило, до 85 мс, т. е. значительно меньше, чем реакция на подобные же раздражения новой коры.
Нейроны миндалины имеют хорошо выраженную спонтанную активность, которая может быть усилена или заторможена сенсорными раздражениями. Многие нейроны полимодальны и полисенсорны и активируются синхронно с тета-ритмом.
Если разрушить миндалину, и посмотреть на вегетативные функции, ничего не меняется. Но если ее раздражать, возникает нарушение в работе внутренних органов. Раздражение ядер миндалевидного тела создает выраженный парасимпатический эффект на деятельность сердечно-сосудистой, дыхательной систем, приводит к понижению (редко к повышению) кровяного давления, урежению сердечного ритма, нарушению проведения возбуждения по проводящей системе сердца, возникновению аритмий и экстрасистолий. При этом сосудистый тонус может не изменяться.
Урежение ритма сокращений сердца при воздействии на миндалины отличается длительным скрытым периодом и имеет длительное последействие.
Раздражение ядер миндалины вызывает угнетение дыхания, иногда кашлевую реакцию.
При искусственной активации миндалины появляются реакции принюхивания, облизывания, жевания, глотания, саливации, изменения перистальтики тонкой кишки, причем эффекты наступают с большим латентным периодом (до 30—45 с после раздражения). Стимуляция миндалин на фоне активных сокращений желудка или кишечника тормозит эти сокращения.
Разнообразные эффекты раздражения миндалин обусловлены их связью с гипоталамусом, который регулирует работу внутренних органов.
Миндалина обеспечивает эмоциональное сопровождение вегетативных реакций. При ориентировочной реакции, когда возникло что-то новое, как правило, такая реакция сопровождается изменением вегетативных функций, как изменение работы сердца, учащение дыхания, изменение кровяного давления. Если разрушить миндалину, то этого эмоционального сопровождения нет, возникает ориентировочная реакция, но не включается вегетативная нервная система, и не изменяются вегетативные реакции. Если разрушить миндалину у самца-доминанту, то его карьере конец. Миндалина отвечает за узнавание человека по лицу. Если возникает скалероз височной области, а миндалина располагается именно там, это особенно часто происходит при эпилепсии, возникает заболевание просопагнозия, Prosop – лицо, agnosia – забывать. В результате этого заболевания человек не узнает даже себя в зеркале.
Миндалина обладает низким судорожным порогом, если возникает травма в области миндалины, очень часто возникает фокус эпилепсии, источник паталогической импульсации. У человека развивается постравмвтическая аминдалярная эпилепсия, которая не связана с глютаматом или ГАМК. В миндалине возникают патологические импульсы, которые идут в кору больших полушарий там возникает повышенная возбудимость от туда в мотонейроны спинного мозга, и происходят тяжелые моторные судороги. Часто это бывает родовой травмой. Повреждение миндалины у животных снижает адекватную подготовку автономной нервной системы к организации и реализации поведенческих реакций, приводит к гиперсексуальности, исчезновению страха, успокоению, неспособности к ярости и агрессии. Животные становятся доверчивыми. Например, обезьяны с поврежденной миндалиной спокойно подходят к гадюке, вызывавшей ранее у них ужас,
бегство. Видимо, в случае повреждения миндалины исчезают некоторые врожденные безусловные рефлексы, реализующие память об опасности.
У людей и других животных эта подкорковая мозговая структура участвует в формировании как отрицательных (страх), так и положительных эмоций (удовольствие). Её размер положительно коррелирует с агрессивным поведением. У людей это самая сексуально-диморфная структура мозга — у мужчин после кастрации она сжимается более чем на 30 %. Предполагается, что такие состояния, как беспокойство, аутизм, депрессия, посттравматический шок и фобии, связаны с ненормальным функционированием миндалины.
Схема действия миндалины
↙ ↘
При неповреждённой миндалине При повреждённой миндалине
Обезьяна + огонь = страх, бегство Обезьяна + огонь = безразличие
Ограда
Ограда (Claustrum) представляет собой вытянутой формы пластинку толщиной до 2 мм, передняя часть которой утолщается. Медиальный край пластинки ровный, а по латеральному краю идут небольшие выпячивания серого вещества. Расположена под корой головного мозга, в глубине белого вещества.
Глубокая локализация и малые размеры ограды представляют определенные трудности для ее физиологического исследования. Эта структура содержит полиморфные нейроны разных типов. Она образует связи преимущественно с корой большого мозга.
Стимуляция ограды вызывает ориентировочную реакцию, поворот головы в сторону раздражения, жевательные, глотательные, иногда рвотные движения. Раздражение ограды тормозит условный рефлекс на свет, мало сказывается на условном рефлексе на звук. Стимуляция ограды во время еды тормозит процесс поедания пищи.
Известно, что толщина ограды левого полушария у человека несколько больше, чем правого; при повреждении ограды правого полушария наблюдаются расстройства речи.
В исследованиях Э.Н. Панаховой (2006) было установлено, что роль амигдалы не ограничивается регуляцией ею перцептивных и когнитивных процессов – она принимает участие в контроле проведения интегральной информации по всему зрительному пути обоих каналов поступления специфических сигналов в зрительную кору большого мозга – ретиногеникулокортикальному и ретиноколликулогеникулокортикальному. По характеру влияния на структуры зрительной системы два филогенетически неоднородных отдела амигдалы находятся в оппонентных взаимоотношениях и оказывают фазическое воздействие противоположной направленности на эти структуры. Установлено, что базолатеральная амигдала (БЛА) приводит к актуализации зрительного сигнала, а более древняя в филогенетическом плане – кортикомедиальная (КМА) – оказывает тормозный эффект на проведение зрительной информации в кору по основному ретиногеникулокортикальному пути.
Механизм страха: как отучить мозг бояться
Как работает механизм страха
Представьте, что вы видите бегущую на вас бродячую собаку. В этот момент картинка собаки, звук её бега и прочая сенсорная информация через таламус и кору больших полушарий передаётся в миндалевидное тело — эмоциональный центр мозга.
Структуры мозга. pbs.twimg.comЭто парная структура в глубине мозга, состоящая из нескольких ядер. За страх отвечают два ядра: латеральное и центральное. Латеральное ядро работает как приёмник: принимает информацию от других структур. А центральное — как передатчик: передаёт команды, что делать дальше.
Ваша миндалина решает, что бегущая собака — это опасно, и отсылает депеши в другие структуры мозга:
- Гипоталамус. Он заставляет надпочечники выбросить в кровь гормоны адреналин и норадреналин, за счёт которых ваше тело готовится к бегству или драке: выступает пот, зрачки расширяются, дыхание учащается, кровь приливает к мозгу и мышцам, замедляется пищеварение.
- Околоводопроводное серое вещество. Из-за него вы замираете на месте, как олень при свете фар. Казалось бы, реакция бестолковая: лучше бы поискали камень или палку, чтобы отогнать собаку. Но ваш мозг так не считает. Миллионы лет эволюции подсказывают ему, что замереть — выгодная стратегия. Ведь тогда хищник может пройти мимо, а вам не придётся тратить силы на бегство, рискуя оказаться чьим-то обедом.
- Паравентрикулярное ядро гипоталамуса. Эта структура отдаёт приказ о секреции кортизола — гормона стресса. Он сохраняет энергию, чтобы помочь вам продержаться в опасной ситуации. Кроме того, кортизол позволяет миндалине развернуться по полной: раз ситуация опасная, нужно реагировать на любые пугающие стимулы, а в этом миндалина — мастер.
Допустим, собака действительно оказалась опасной, облаяла вас или укусила. В миндалевидном теле закрепилась прочная связь образа животного и боли от укуса. Теперь вид бегущей на вас собаки будет вызывать страх, даже если это дружелюбный соседский пёс. При этом каждый новый эпизод страха, вызванного собакой, будет укреплять нейронные связи в миндалине и гиппокампе, а вместе с ними и ваш страх перед четвероногими друзьями человека.
Но это не значит, что вы будете паниковать при виде собаки до конца своих дней. За счёт нейропластичности — способности мозга закреплять и ослаблять связи между нейронами — вы сможете избавиться от страха.
Как победить страх
Переучите свой мозг действием
Как мы уже говорили выше, центральное ядро миндалины активно участвует в создании страха: оно связывает безопасные стимулы с предположительно опасными и отправляет сигналы в другие структуры мозга. Из-за работы этого ядра соседская собака, которая ни разу вас не кусала, заставляет ваше сердце биться чаще, а ладони — потеть.
В своей книге «Укрощение амигдалы» Джон Арден рассказывает, что центральное ядро может победить другая часть миндалины — опорное ядро краевой полоски. Чтобы активировать его, нужно предпринять конкретные действия, например погладить собаку соседа.
Кроме того, действие активирует и префронтальную кору. А дальше происходит следующее: сигналы продолжают поступать в латеральное ядро миндалины, но активная префронтальная кора подавляет связь между латеральным и центральным ядрами. В итоге из центрального ядра не выходит никаких команд — страха не возникает.
Если вы хотите избавиться от страха — идите ему навстречу.
Хотите победить боязнь собак — заведите свою или играйте с собакой друга. Префронтальная кора оценит ситуацию и не даст миндалине выражать страх. В итоге образ собаки потеряет маркировку «опасность» и вы перестанете дрожать от её вида.
А вот как долго вам придётся играть с чужой собакой и вернётся ли страх, если вы вдруг увидите бродячего пса, зависит от того, как долго вы боялись.
Сделайте это поскорее
Чем быстрее вы сделаете шаг навстречу своим страхам, тем лучше. Каждый эпизод страха закрепляет нейронные связи в миндалине, так что вам становится всё труднее преодолеть его.
Идеальное время для борьбы со страхом — первая неделя после его закрепления. Учёные из Университета Макгилла выяснили, что забывание страха связано с рецепторами в CP-AMPAR в нейронах латеральной миндалины.
В первые сутки после формирования нового страха число этих рецепторов возрастает, а затем в течение недели возвращается к прежнему количеству. После этого страх прочно закрепляется, бороться с ним становится сложнее.
В эксперименте на мышах учёные определили идеальную схему борьбы со страхом: в первые сутки после его закрепления нужно снова увидеть пугающий стимул, а затем провести работу по отучению от страха. Например, сначала вы смотрите видео со злой собакой, а через полчаса гладите доброго соседского пса.
Видео активирует страх и обеспечит пластичность нейронов, а игра с собакой поможет избавиться от боязни. Однако эта схема работает только в первую неделю, пока рецепторы CP-AMPAR не вернулись к прежнему количеству. Если «просрочить» работу со страхом, полностью избавиться от него будет гораздо сложнее.
Чтобы страх не закрепился, постарайтесь преодолеть его как можно быстрее.
Активируйте префронтальную кору
Поскольку префронтальная кора может подавлять чрезмерную работу миндалины, её активация поможет бороться со страхом и тревожностью.
Есть два доказанных способа «включить» этот участок мозга:
- Заняться спортом. Физические упражнения увеличивают активность префронтальной коры.
- Медитировать. Медитация увеличивает количество серого вещества в префронтальной коре и уменьшает его в миндалевидном теле. Вот почему буддийские монахи такие спокойные: после многих лет практики их миндалевидное тело уменьшилось и перестало пугаться всего подряд. Однако разовая медитация не поможет: для структурных изменений мозга придётся медитировать не менее восьми недель по 40 минут в день.
Помните: медитация и спорт помогут вам бороться с тревожностью, но не избавят вас от уже сложившихся страхов. Это можно сделать, только намеренно поставив себя в похожую стрессовую ситуацию, которая закончится благополучно.
Читайте также 🧐
почему мы стыдимся висками, а боимся миндалинами — T&P
Откуда в человеке берутся чувства? Известно, что за них отвечает наш головной мозг, — но в каких его областях рождаются те или иные эмоции? Т&P публикуют перевод статьи и составляют «эмоциональную карту мозга», чтобы понять, чем мы чувствуем, отчего гнев похож на счастье и почему человек не может жить без нежных прикосновений.
Вина и стыд: височные доли
Нам легко понять, как память или счет могут быть процессами, протекающими в головном мозгу. Однако с чувствами все не так гладко — отчасти потому, что в речи мы используем фразы вроде «разбить сердце» для описания грусти или «залиться краской» для описания стыда. И все же чувства — это явление из области нейрофизиологии: процесс, проходящий в тканях главного органа нашей нервной системы. Сегодня мы может отчасти оценить его благодаря технологии нейровизуализации.
В рамках своих исследований Петра Михль и несколько ее коллег из Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене недавно сделали серию МРТ-снимков. Они стремились найти зоны мозга, которые отвечают за нашу способность чувствовать себя виноватыми или пристыженными. Ученые выяснили, что стыд и вина, похоже, являются соседями по «кварталу», хотя для каждого из этих чувств и предусмотрена своя анатомическая область.
Специалисты попросили участников эксперимента вообразить, будто они ощущают вину или стыд, и в обоих случаях это активировало височные доли мозга. При этом стыд задействовал в них переднюю поясную кору, которая следит за внешней средой и сообщает человеку об ошибках, и парагиппокампальную извилину, ответственную за запоминание сцен из прошлого. Вина, в свою очередь, «включала» латеральную затылочно-височную извилину и среднюю височную извилину — центр вестибулярного анализатора. Кроме того, у пристыженных людей начинали работать передние и средние лобные извилины, а у тех, кто ощущал вину, активизировались миндалевидные тела (миндалины) и островковая доля. Последние две зоны мозга входят в лимбическую систему, которая регулирует наши базовые эмоции из серии «бей или беги», работу внутренних органов, кровяное давление и другие параметры.
Сравнив МРТ-снимки мозга людей разного пола, ученые обнаружили, что у женщин вина затрагивала только височные доли, а у мужчин параллельно начинали работать лобные доли, затылочные доли и миндалины — одни из самых древних элементов мозга, которые отвечают за чувство страха, гнева, паники и удовольствия.
Страх и гнев: миндалевидное тело
Во время внутриутробного развития эмбриона лимбическая система формируется сразу после ствола, который организует рефлексы и связывает головной мозг со спинным. Ее работа — чувства и действия, которые нужны для выживания вида. Миндалины — важный элемент лимбической системы. Эти области располагаются вблизи гипоталамуса, внутри височных долей, и активизируются, когда мы видим пищу, сексуальных партнеров, соперников, плачущих детей и так далее. Разнообразные реакции организма на страх — тоже их работа: если ночью в парке вам кажется, будто за вами следует незнакомец, и ваше сердце начинает бешено колотиться, это происходит благодаря активности миндалин. В ходе нескольких независимых исследований, проведенных в различных центрах и университетах, специалистам удалось выяснить, что даже искусственная стимуляция этих областей вызывает у человека чувство приближения неминуемой опасности.
Гнев — это во многом тоже функция миндалевидных тел. Однако он разительно отличается от страха, печали и других негативных эмоций. Человеческий гнев удивителен тем, что похож на счастье: как радость и удовольствие, он заставляет нас двигаться вперед, в то время как страх или горе вынуждают отстраниться. Как и другие эмоции, гнев, злоба и ярость охватывают самые разные участки мозга: ведь чтобы реализовать их импульс, этому органу нужно оценить обстановку, обратиться к памяти и опыту, отрегулировать выработку гормонов в теле и сделать многое другое.
Нежность и утешение: соматосенсорная кора
Во многих культурах грусть и потрясение принято скрывать: например, в британском английском даже существует идиоматическое выражение «keep a stiff upper lip», которое означает «не выдавать своих чувств». Тем не менее нейробиологи утверждают, что с точки зрения физиологии мозга человеку просто необходимо участие других людей. «Клинические эксперименты показывают, что одиночество провоцирует стресс больше, чем любой другой фактор», — рассказывает немецкий ученый, автор книги «Наука счастья» Стефан Кляйн. «Одиночество — это бремя для мозга и тела. Его результатом становится беспокойство, беспорядок в мыслях и чувствах (следствие работы гормонов стресса) и ослабление иммунной системы. В изоляции люди делаются печальными и больными».
Одно исследование за другим показывает, что дружеское общение полезно для человека физически и духовно. Оно продлевает жизнь и улучшает ее качество. «Одно прикосновение того, кто вам близок и заслуживает вашего доверия, облегчает печаль», — говорит Стефан. «Это следствие работы нейромедиаторов — окситоцина и опиоидов, — которые высвобождаются в моменты нежности».
Недавно британским исследователям удалось подтвердить теорию полезности ласки с помощью компьютерной томографии. Они выяснили, что прикосновения других людей вызывают сильные всплески активности в соматосенсорной коре, которая и так работает постоянно, отслеживая все наши тактильные ощущения. Ученые пришли к выводу, что импульсы, которые возникают, если кто-то нежно касается нашего тела в тяжелые минуты, связаны с процессом вычленения из общего потока критически важных стимулов, способных все для нас изменить. Специалисты также заметили, что участники эксперимента переживали горе легче, когда их держал за руку незнакомец, и намного легче, когда их ладони касался близкий человек.
Радость и смех: префронтальная кора и гиппокамп
Когда мы испытываем радость, переживаем счастье, смеемся или улыбаемся, в нашем мозгу «зажигается» множество разных участков. В процесс создания и обработки положительных эмоций вовлекаются уже знакомое нам миндалевидное тело, префронтальная кора, гиппокамп и кора передней островковой доли большого мозга, так что чувство радости, как гнев, печаль или страх, охватывает весь мозг.
В радостные моменты правая миндалина становится намного активнее левой. Сегодня распространено мнение, что левое полушарие нашего мозга отвечает за логику, а правое — за творчество. Однако с недавних пор мы знаем, что это не так. Для выполнения большинства функций мозгу требуются обе части, хотя асимметрия полушарий существует: например, крупнейшие речевые центры располагаются слева, в то время как обработка интонации и акцентов больше локализуется справа.
Префронтальная кора — это несколько областей лобных долей мозга, которые находятся в передней части полушарий, сразу за лобной костью. Они связаны с лимбической системой и отвечают за нашу способность определять свои цели, вырабатывать планы, достигать нужных результатов, менять курс и импровизировать. Исследования показывают, что в счастливые моменты у женщин префронтальная кора левого полушария активнее, чем та же область справа.
Гиппокампы, которые находятся в глубине височных долей, вместе с миндалинами помогают нам отделить важные эмоциональные события от незначительных, чтобы первые можно было сохранить в долговременной памяти, а вторые — выкинуть. Иными словами, гиппокампы оценивают счастливые события с точки зрения их значимости для архива. Кора передней островковой доли большого мозга помогает им делать это. Она тоже связана с лимбической системой и активнее всего ведет себя, когда человек вспоминает приятные или печальные события.
Похоть и любовь: не эмоции
Сегодня человеческий мозг изучают тысячи нейробиологов по всему миру. Тем не менее пока науке не удалось точно определить, что такое эмоция и чувство. Нам известно, что многие чувства рождаются в лимбической системе — одном из самых древних элементов мозга. Однако, возможно, не все, что мы традиционно признавали эмоциями, действительно является ими. Например, вожделение с точки зрения физиологии мозга не похоже на страх или радость. Его импульсы формируются не в миндалинах, а в вентральном стриатуме, который еще называют «центром вознаграждения». Эта область также активизируется во время оргазма или поедания вкусной пищи. Некоторые ученые даже сомневаются в том, что вожделение — это чувство.
При этом вожделение отличается от любви, которая активирует дорсальный стриатум. Любопытно то, что ту же зону мозг задействует, если человек употребляет наркотики и попадает в зависимость от них. Тем не менее в периоды влюбленности мы определенно испытываем счастье, страх, гнев и печаль чаще, чем в спокойные периоды, — а это означает, что любовь, возможно, стоит считать суммой эмоций, желаний и импульсов.
Иконки: Pham Thi Dieu Linh
Чего мы не знаем о головном мозге?
Наш мозг хранит множество тайн и загадок. И на самом деле в природе нет ничего более сложного и более неизведанного, чем мозг, его называют «святой святых», «черным ящиком», «второй вселенной». И на самом деле, нет ничего более необычного, чем самый главный орган человеческого тела. Мы предлагаем вам несколько удивительных фактов о мозге.
Слышали ли вы о том, что человек может прожить даже без одного полушария. Это звучит абсолютно немыслимо, но это на самом деле так. Эта операция называется гемисферэктомия, чаще всего к ней прибегают, когда пациент страдает от эпилепсии или есть другие показания. Но может ли это как-то отразиться на функционировании человека? Эта операция для некоторых людей может пройти абсолютно без каких-либо последствий, а у кого-то происходит нарушение функционирования опорно-двигательного аппарата, например, как было у Кристины Саунтхаус. У Кристины, чей череп наполовину пуст, парализована левая сторона тела, но тем не менее она может ходить, работать и у неё есть даже степень магистра. Дело в том, что её левое полушарие взяло на себя функции правого полушария. Но, однако люди могут после неё жить полноценной жизнью. Они могут получать образование, работать, воспроизводить здоровое потомство.
Каков на ощупь мозг? Если не каждый, то многие точно задавались таким вопросом. По консистенции мозги человека похожи на желе, нейрохирурги даже говорят о том, что на особенно сложных операциях, мозги могут даже уходить в аппарат для отсоса жидкости и крови.
Наши страхи хранятся также в головном мозге, и даже наш самый большой страх может поместиться в самый обычный миндальный орех, именно такого размера является область головного мозга, которая отвечает за страхи и другие эмоции. Эта область так и называется – миндалевидное тело.
Как это работает? При поступлении сигнала от источника страха от миндалины поступают сигналы от мозга до надпочечников – желёз, которые выбрасывают 2 гормона, адреналин и кортизол. Адреналин как раз и отвечает за возникновение у нас чувства тревоги и страха, а кортизол – гормон стресса. В момент, когда мы испытываем страх, адреналин поступает в кровь, биение сердца и дыхание учащается, кровь приливает к кишечнику, оттуда она приливает к головному мозгу, мы перестаём испытывать чувства голода, так наше внимание концентрируется, зрачки расширяются, чтобы ловить как можно больше света, и мы уже готовы дать защитную реакцию на источник страха.
Но есть и люди, у которых эта часть мозга отсутствует. Да, эти люди не боятся ровным счётом ничего, однако это вовсе не классно, как может показаться на первый взгляд. В момент особой опасности эти люди не могут защититься, поскольку они не испытывают стресса, головной мозг не даёт таких сигналов, и вероятность таких людей погибнуть намного выше, то есть страх дан для того, чтобы выживать.
Есть еще и абсолютно необъяснимый факт, но левое полушарие человека контролирует движение и реакции правой части тела, а правое полушарие – левой части тела. Это сложный вопрос, который учёные и сегодня задают эволюции.
Наша речь связана напрямую с сильвиевой щелью. Слышали о такой? Скорее всего нет. Это крайне важный отдел головного мозга, ведь именно здесь проходит Центр Брока и совсем рядом Центр Вернике, они отвечают за речь. Повреждение этих участков могут привести к катастрофе – нарушению речи. Существуют случаи, когда при определённом повреждении люди понимали всё, что им говорят, но не могли произнести ровным счёт ничего, кроме нескольких несвязных звуков, например, тан-тан, или тон-тон.
Этими звуками они рассказывали и о своей семье, и профессии и о жизни. Есть нарушения, когда человек повторяет только одно и тоже слово – это называет стереотипия, также существует персеверация – случай, когда ответом на следующий вопрос становится то, что было сказано в ответе на предыдущий, эхолалия – случай, когда вы задаёте вопрос человеку, а он в свою очередь не даёт ответа, а лишь повторяет тот самый вопрос. И таких речевых особенностей очень много, особенно примечательным является такая особенность, когда человек не может назвать вещь своим именем, например, человек не может произнести слово «кисть», но он может сказать, что это предмет, которым рисуют.
Как улучшить память и меньше есть с помощью стимуляций мозга? Объясняет Ася Казанцева
Почему мы не используем это до сих пор для того, чтобы не жрать шоколадки? Потому что игра не стоит свеч. Лучше придумать другой способ, транскраниальная магнитная стимуляция — это дико сложная и дорогая технология, в России таких установок мало, одна стоит два миллиона минимум, не у каждого университета есть такие деньги.
Но существует способ проще и дешевле: транскраниальная электрическая стимуляция. Она простая, как апельсин. У вас есть батарейка, два проводочка и две железных пластиночки, их вы прикрепляете к голове и ставите слабый электрический ток, 1-2 миллиампера, это небольшое воздействие, рука у от такого дергаться не начнет. Она плохо сфокусирована, поэтому большая часть экспериментов с ее использованием была связана с теми процессами, которые охватывают весь мозг целиком — например, сон. В современном научном представлении его главная функция — это обработка информации, накопленной за день. Все нейробиологи считают, что сон — это самая полезная для мозга вещь, лучший способ использовать свое время. Важная часть процесса сортировки проходит в медленную фазу, поэтому если в этот момент сделать транскраниальную электрическую стимуляцию, то человек будет еще лучше запоминать то, что узнал за день.
Это проверяла еще в 2006 году Лиза Маршалл из Германии: к ней приходили испытуемые, которым она давала заучивать списки из парных слов, тестировала вечером, а потом они ложились спать с электродами на голове. Половине их включали, половине — нет. Они ничего не чувствовали, параллельно энцефалограммой контролировалось то, что они правда спят. Утром их тестировали: абсолютно все показали результаты лучше, чем вечером, но те, кому не включали стимуляцию, вспомнили на две пары слов больше, а те, кому включали — на пять.
Кроме того, с помощью транскраниальной электрической стимуляции можно делать вещи поинтереснее. Дело в том, что существуют осознанные сны, наука их признает, и, стимулируя мозг, можно научить человека их видеть. Это интересное промежуточное состояние между сном и бодрствованием.
Вы спросите: почему транскраниальная стимуляция до сих пор не пришла в каждый дом? Проблема в том, что люди, к сожалению, разные. И вещи, которые показали хороший результат для одного, совершенно не годятся для другого. Поэтому, о каком бы исследовании мы ни говорили, заранее заложен план, что у 30% все будет не так, как запланировано. Именно поэтому ученые не рекомендуют использовать ее самостоятельно. Есть, конечно, люди, которые этим увлекаются, в интернете можно купить специальный приборчик, его можно собрать и самостоятельно из батареек, проводков и железных пластинок. Специалисты, конечно, это не одобряют, на стимуляцию влияет то, насколько вы выспались, какая у вас фаза цикла, какие лекарства вы принимаете, были вы накануне пьяны или нет. Теоретически, стимулируя одну зону, вы можете плохо повлиять на остальные. Долговременные эффекты почти не изучены, и неизвестно, что с людьми будет после таких экспериментов.
Транскраниальная магнитная стимуляция настоящая и точно работает, но она дорогая, как самолет, и в массовое применение не войдет никогда. Транскраниальная электрическая стимуляция тоже эффективна, она дешевая, простая, но здесь все довольно ненадежно и противоречиво. Поэтому с высокой долей вероятности вы и через пять, и через 10 лет будете ходить на научно-популярные лекции без электродов на голове.
Как базальные ганглии заставляют нас поддаваться на сладкое, эротику и деньги – Новости – Научно-образовательный портал IQ – Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Одинаковы ли механизмы, которые подталкивают нас съесть кусочек торта, включить порно или купить лотерейный билет? Чтобы это выяснить, ученые НИУ ВШЭ, Сколтеха и канадского Йоркского университета проанализировали 190 исследований мозга, посвященных реакции на различные стимулы — пищевые, эротические и денежные. Во всех случаях виноваты базальные ганглии, но все не так однозначно: активация других структур мозга зависит от типа стимула, а левое и правое полушария вовлечены в реакции по-разному.
Почему эволюция мозга не сыграла нам на руку
Совершая любое действие, мы — осознавая это или нет — ожидаем награды за него. Это запрограммировано эволюцией: если что-то идет на пользу нам или потомкам, в мозге активируются ответственные за вознаграждение зоны, и мы испытываем удовольствие. При этом все хорошее запоминаем, чтобы повторить снова — так закрепляется поведение, полезное для выживания. Система вознаграждения мозга, как невидимый дирижер, ежеминутно управляет нашими решениями.
Эта система не приносила проблем до тех пор, пока люди выживали в суровых условиях, а теперь вокруг изобилие и комфорт. Не привыкший к этому мозг попадается в ловушки искушений, и мы совершаем импульсивные поступки. Обещаем себе прийти в форму к лету, но снова ужинаем в МакДональдсе — и эпидемия ожирения уже опаснее проблемы недоедания. Увлеченность порнографией и сексоголизм тоже растет: PornHub на 11-ом месте среди самых популярных сайтов. Цивилизация на каждом шагу предлагает легкие удовольствия, а мы не в силах им сопротивляться.
Откуда появляется тяга к искушениям и как ожидание награды управляет поведением человека? Это волнует не только каждого из нас, но и ученых. Поэтому они изучают, как работает система вознаграждения мозга.
Как ученые искали центр вознаграждения
В 1954 году Джеймс Олдс и Питер Милнер случайно обнаружили у крыс центр вознаграждения. Онивживляли электрод в разные области лимбической системы мозга в надежде вызвать у грызунов реакцию страха на удар током. Однако ученые промахнулись: крысы вели себя так, словно стимуляция приносила удовольствие, а не пугала их. Когда крысам позволили самостоятельно жать на рычаг для стимуляции мозга, они могли делать это до 2000 раз за час, пока не падали от изнеможения. Больше всего эффекта давали разряды в септальную область мозга — часть лимбической системы.
Что такое лимбическая система
Лимбическая система — структура мозга, ответственная за мотивацию, эмоции, работу внутренних органов и желез. В нее входит несколько десятков ядер — скоплений клеток мозга, выполняющих общие функции — и связанных с ними извилин. Лимбическую систему часто называют «мозгом млекопитающих», потому что она наиболее развита у зверей.
В мозге человека на лимбическую систему «наслаивается» неокортекс — более новая кора мозга, ответственная за мышление и речь.
Исследование Олдса и Милнера стало отправной точкой в поиске центра вознаграждения мозга. За последующие 75 лет выяснили, что речь идет не о центре, а о целой системе из десятков разных лимбических структур и даже коры мозга.
J. Olds et al. / Journal of Comparative and Physiological Psychology / APA PsycNET
Пульт управления: базальные ганглии
Базальные ганглии расположены прямо в центре мозга и относятся к лимбической системе. Изначально они интересовали ученых, исследующих нарушения контроля движений — в том числе болезни Паркинсона, которая вызвана гибелью клеток в базальных ганглиях, вырабатывающих дофамин. Последние исследования доказывают, что базальные ганглии также играют ключевую роль в регуляции целенаправленного поведения и, возможно, в сознании. Они запускают программы произвольных движений или решения задач и подавляют те внешние и внутренние стимулы, которые мешают осуществлению цели. Также они вовлечены в контроль эмоций, речи, обучения двигательным навыкам и временного хранения информации.
Базальные ганглии состоят из прилежащего ядра, хвостатого ядра и еще двух ядер — скорлупы и бледного шара. Все они — часть системы вознаграждения. Точные функции каждого из ядер определить сложно, потому что чаще всего они работают совместно.
Как исследовать систему вознаграждения человека
Десятилетиями система вознаграждения изучалась на крысах и приматах, пока не появились безопасные способы проникнуть в голову человека — например, магнитно-резонансная томография и электроэнцефалограмма, с помощью которых можно исследовать системы вознаграждения. Один из подходов — проверить, влияет ли тип награды на активацию мозга и сегодня существуют десятки исследований, посвященных изучению реакции мозга на получение вкусной еды, секса и денег.
В 2013 году уже проводили мета-анализ этих работ, но тогда не учитывалась возможная межполушарная асимметрия (реакция одних и тех же структур на одни и те же раздражители может отличаться для разных полушарий). С тех пор выяснилось, что в работе системы вознаграждения наблюдается межполушарная асимметрия. Поэтому Ученые из НИУ ВШЭ, Сколтеха и канадского Йоркского университета решили провести еще один мета-анализ исследований системы вознаграждения, сделанных с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии. Всего было рассмотрено 190 научных статей с данными об активности мозга 5551 испытуемого. Все были старше 18 лет, не имели психических отклонений и зависимостей.
109 исследований было посвящено деньгам. В большинстве из них испытуемым предлагалось выполнить задачу отсроченного денежного вознаграждения : нужно как можно быстрее нажать на кнопку, чтобы получить больше или потерять меньше денег. В других исследованиях испытуемые играли в экономические игры с возможностью получить или потерять деньги.
В 34 исследованиях испытуемым предлагалось смотреть на эротические изображения или видеозаписи. В это время записывалась активность их мозга, а после она сравнивалась с данными о тех испытуемых, которые смотрели нейтральные по содержанию картинки и видео.
В остальных 47 статьях участники получали пищевую награду в виде раствора сахара, сока или молочного коктейля.
Три типа наград — одна модель
В результате ученые разработали модель системы вознаграждения, которая отражает, как активность мозга зависит от типов награды. Согласно ней, во всех трех случаях, но с разной интенсивностью и в разных полушариях, активируются базальные ганглии, в том числе хвостатое ядро, скорлупа и бледный шар. Поэтому исследователи предполагают, что именно базальные ганглии — ключевая структура системы вознаграждения, но роль каждого из ядер еще предстоит уточнить.
M. Arsalidou et al. / Brain Imaging and Behavior (2020) / Springer Nature
Кроме базальных ганглиев, включались и другие структуры,но их активация уже зависела от того, какую именно награду получали испытуемые. Так, при получении пищи и просмотре эротики активировался левый таламус, а при денежном вознаграждении — правый.
Таламус считается мостом между структурами, расположенными глубоко в мозге, и неокортексом: он «расставляет приоритеты» и выбирает, какие стимулы в окружающем мире требуют нашего внимания
Вкусная еда активировала правый островок — он объединяет информацию, получаемую от эмоций, размышлений и ощущений внутренних органов, — и ограду. Ее связывают с сознательным восприятием — когда испытуемых просили дать оценку вкусу пищи, это требовало от них анализа и размышлений о своих ощущениях.
Эротические картинки и видео заставляли работать веретенообразную извилину. Она отвечает за воображение, в первую очередь визуальное. Вероятно, эротика включает фантазию, чего не происходит при получении награды в виде еды или денег. Также эротические картинки активируют амигдалу, ответственную за присвоение эмоциональной ценности различным стимулам.
Наконец, денежные вознаграждения помимо структур лимбической системы вовлекают лобные области неокортекса — зоны, наиболее развитые у людей. В отличие от биологических наград в виде еды и секса деньги также активируют прилежащее ядро. Прилежащее ядро когда-то называлось центром удовольствия, сейчас ему присваивают функции обучения и развития зависимости.
M. Arsalidou et al. / Brain Imaging and Behavior (2020) / Springer NatureТакже ученые подтвердили, что межполушарная асимметрия для разных наград действительно существует. В ответ на пищевую награду активируются в основном ядра, расположенные в правом полушарии мозга, на эротическую — правый наружный бледный шар и левое хвостатое тело, и на денежную — все ядра базальных ганглиев в обоих полушариях, включая прилежащее ядро.
Зачем нам это знать
Модели системы вознаграждения позволяют понять, что нами движет и почему мы не всегда можем противостоять соблазнам. Подобные исследования помогают не только лучше понимать свое поведение, но и создавать искусственный интеллект с человеческой системой вознаграждения, действия которого будут определяться не только алгоритмами и командами, но и возможностью получить награду, что можно сильно повысить его эффективность.
IQ
Автор текста: Анастасия Лобанова
22 января, 2020 г.
Подпишись на IQ.HSE
|
Границы | От структуры к поведению в базолатеральных цепях миндалевидного тела-гиппокампа
Введение
За последние полвека все чаще признается, что воспоминания управляются отдельными и взаимодействующими областями мозга.Системы медиальных височных долей, такие как миндалевидное тело и гиппокамп, в первую очередь исследовались в области памяти, связанной с эмоциями. Миндалевидное тело специализируется на обработке эмоций, а гиппокамп необходим для эпизодической памяти. Таким образом, связь между миндалевидным телом и гиппокампом может служить основным нервным субстратом для произвольного изменения воспоминаний о событиях (Phelps, 2004).
Миндалевидное тело и гиппокамп могут работать независимо и тонко взаимодействовать. Понимание тонкостей их анатомической структуры и их проекционных схем имеет большое значение, учитывая, что миндалевидное тело и гиппокамп вовлечены в широкий спектр эмоциональных заболеваний и нарушений памяти, связанных с эмоциями, включая тревогу, депрессию и болезнь Альцгеймера (БА) и т. д.В этом обзоре основное внимание будет уделено недавним достижениям, которым способствовали технологии, применяемые в первую очередь для грызунов. Читатели могут ознакомиться с недавними обзорами для получения подробной информации о схемах базолатеральной миндалины и гиппокампа, с помощью которых они действуют синергетически для формирования долговременных воспоминаний.
Анатомия и физиология субрегионов базолатеральной миндалины
Ядра миндалины делятся на три группы: (1) базолатеральные группы миндалины (БЛА), которые содержат латеральное ядро (L или LA), базальное ядро (БА) и базомедиальное (БМ) ядро; (2) корковоподобные группы, включающие ядра латерального обонятельного тракта и ядра коры; и (3) центромедиальные группы, которые включают медиальные и центральные ядра (Sah et al., 2003). В коронарных срезах от ростральной до каудальной части головного мозга базальное ядро (также называемое базолатеральным ядром) можно дополнительно разделить на артериальную часть (BLA) и заднюю часть (BLP). Поэтому BLA использовался для представления базолатеральной миндалины (Felix-Ortiz et al., 2013) и передней части базолатерального ядра миндалины (Yang et al., 2016) соответственно. Чтобы уточнить это, передняя и задняя части базолатерального ядра миндалины также обозначаются как BLa и BLp соответственно (рис. 1).
Рисунок 1 . Корональные срезы базолатерального миндалевидного комплекса от ростральной до каудальной частей мозга. Базолатеральные группы миндалины разделены на три субрегиона, как описано в тексте. Область оранжевого цвета — это латеральное ядро (L), область розового цвета — базолатеральное ядро (BL), а область синего цвета — базомедиальное ядро (BM). Ldl — дорсолатеральная часть латерального ядра; Lvl, вентролатеральная часть латерального ядра; Lvm, вентромедиальная часть латерального ядра; BLa — передняя часть базолатерального ядра; BLp — задняя часть базолатерального ядра; BMa — передняя часть базомедиального ядра; BMp, задняя часть базомедиального ядра; Пир, грушевидная кора.
Боковые ядра
Анатомически латеральное ядро (ЛА) расположено в дорсолатеральной части миндалины. Он интенсивно получает внешние сенсорные входы, тем временем посылает проекции на другие ядра миндалевидного тела. Таким образом, ЛП функционально рассматривается как входная область миндалевидного тела и источник многих интраамигдалоидных проекций. На основании цитоархитектоники ЛП можно разделить на три подразделения: дорсолатеральное (меньшее), вентролатеральное (большое) и медиальное подразделения.С помощью антероградного индикатора лейкоагглютинина Phaseolus vulgaris (PHA-L) в ЛА четко очерчены внутриядерные и межъядерные связи. Дорсальная часть LA проецируется в медиальную и вентральную части, затем вентральная часть, в свою очередь, проецируется в медиальный отдел, где информация будет обильно обрабатываться внутри ядра (Pitkänen et al., 1995). Изучение внеядерной проекции показало, что LA производит заметную проекцию на ядро BM. LA также посылает проекции к базолатеральному ядру, периамигдалоидной коре, дорсальной части центрального отдела медиального ядра, заднему корковому ядру, капсульному отделу центрального ядра и латеральному отделу миндалевидно-гиппокампальной области, но в относительной степени. меньшей величины (Pitkänen et al., 1995).
LA является важным компонентом памяти обусловливающей страх миндалевидного тела. В фазах обучения страху микроинъекция D,L-2-амино-5-фосфовалерата (APV), широкого спектра антагонистов N-метил-D-аспартатных рецепторов (NMDAR) в ЛП и прилегающие к нему области, значительно подавляет приобретение обусловленности страхом (Maren et al., 1996; Bauer et al., 2002). Кроме того, избирательная блокировка GluN2B (субъединицы NMDAR) ифенпродилом значительно нарушает обучение страху, не влияя на консолидацию воспоминаний о страхе (Rodrigues et al., 2001). Ca 2+ /кальмодулин-зависимая протеинкиназа II (CaMKII) является одним из важных нижестоящих эффекторов внутриклеточного роста Ca 2+ посредством NMDAR. После кондиционирования страхом CaMKII подвергается аутофосфорилированию, а затем трансформируется в свою активную форму в шипиках LA. Фармакологическое ингибирование CaMKII в LA значительно предотвращает приобретение, но оставляет нетронутым выражение памяти о страхе (Rodrigues et al., 2004). Приток Ca 2+ во время обучения страху также активирует протеинкиназу.Введение ингибитора циклической АМФ-зависимой протеинкиназы (PKA) после тренировки страха специфически ухудшает процессы консолидации памяти и не влияет на сенсорные процессы или процессы производительности (Schafe and LeDoux, 2000). Белок Arc/Arg3.1 в левом предсердии значительно увеличивается после восстановления слуховой памяти о страхе. Нокдаун Arc/Arg3.1 в ЛА ухудшает реконсолидацию воспоминаний о страхе как недавних, так и хорошо консолидированных воспоминаний о страхе (Maddox and Schafe, 2011). Кроме того, локальные ГАМКергические интернейроны миндалевидного тела сильно модулируют возбуждение нейронов в ЛП и могут блокировать обучение страху и/или консолидацию памяти (Stork et al., 2002; Szinyei и др., 2007; Бергадо-Акоста и др., 2008 г.; Johansen et al., 2011), что указывает на его вклад в расстройства, связанные со страхом. Таким образом, уникальные молекулярные и клеточные механизмы ЛА могут способствовать разным стадиям формирования памяти о страхе.
Базолатеральное ядро
Базолатеральное ядро (BL) также называют базальным ядром. Он расположен вентрально по отношению к ЛП и включает в себя три подразделения: ростральное крупноклеточное подразделение, каудальное промежуточное и парвицеллюлярное подразделения.Последние два плотно иннервируются LA.
BL играет неотъемлемую роль при тревоге. У пациентов, страдающих тревогой, обнаруживается аномальная активность BL (Etkin et al., 2009). В соответствии с данными человека, неспецифическая активация всех глутаматергических соматов BL у животных вызывает анксиогенный эффект (Tye et al., 2011). Однако анксиогенный эффект можно отменить или сместить в сторону анксиолитического путем стимуляции BL-терминалов в центральном ядре миндалевидного тела (CeL). Это открытие указывает на то, что большинство нейронов BL, проецирующихся на нижележащие мишени, за исключением CeL, опосредует анксиогенный фенотип.
Объем миндалевидного тела положительно коррелирует с размером и сложностью социальной сети (Bickart et al., 2011). Недавнее исследование показывает, что инактивация BL микроинъекцией мусцимола усиливает социальное поведение, тогда как активация BL бикукуллином значительно подавляет социальное поведение (Wellman et al., 2016). Эти результаты указывают на то, что BL является субрегионом миндалевидного тела, который негативно регулирует социальное поведение.
Также хорошо известно, что BL играет решающую роль в поощрении.Поражение BL значительно ухудшает поведение, связанное с вознаграждением (Cador et al., 1989; Everitt et al., 1989; Hatfield et al., 1996), в то время как активация входов BL-Nac стимулирует поиск вознаграждения (Ambroggi et al., 2008; Stuber et al. ., 2011; Britt et al., 2012; Beyeler et al., 2016). Используя смешанную парадигму обучения с аппетитом и отвращением, Lee et al. (2016) обнаружили, что природа активности нейронов BL заключается в том, чтобы кодировать поведенческий результат, а не кодировать идентичность условной стимуляции (CS).
В целом в BL наблюдается разнообразие нейронных ответов.Точная диссекция цепей BL необходима в исследованиях беспокойства, социальных отношений и вознаграждения BL. Это также необходимо для определения идентичности этих уникальных нейронов и выяснения их анатомических связей внутри BL.
Базомедиальное ядро
Базомедиальное ядро (BM) лежит вентрально по отношению к BL и подразделяется на мелкоклеточное подразделение, крупноклеточное подразделение и промежуточное подразделение.
BM соединяет связь между LA и центральным ядром (CeM), которое является выходной областью, обеспечивающей большую часть проекций миндалевидного тела к эффекторам страха ствола мозга.Кроме того, BM проецируется на несколько анксиолитических областей мозга, таких как переднедорсальное ядро ядра ложа полосатого тела (BNST) и вентральная медиальная префронтальная кора (vmPFC; Петрович и др., 1996; Адхикари и др., 2015). Но он не проецируется напрямую на анксиогенные области, такие как овальное ядро BNST и дорсально-медиальная префронтальная кора (dmPFC; Petrovich et al., 1996; Kim et al., 2013). Фотоактивация BM подавляет состояния высокой тревожности и замирание, связанное со страхом (Adhikari et al., 2015), в то время как оптогенетическое или фармакологическое ингибирование БМ усиливает тревогу и замирание (Amano et al., 2011; Adhikari et al., 2015).
Анатомия и физиология образования гиппокампа
Гиппокамп является критической структурой, участвующей в пространственной (Buzsaki and Moser, 2013; Geva-Sagiv et al., 2015) и непространственной памяти (Goosens, 2011; Felix-Ortiz and Tye, 2014). Вдоль своей продольной оси гиппокамп можно функционально разделить на дорсальную, промежуточную и вентральную части (Bannerman et al., 2004; Fenton et al., 2010), и его можно дополнительно разделить на СА1, СА3 и зубчатую извилину (DG) по поперечной оси. Внутри гиппокампа имеется каноническая трисинаптическая петля: от входного узла DG к СА3 и, наконец, к выходному узлу СА1 (Treves, Rolls, 1994; Knierim, Neunuebel, 2016).
CA1 формирует основной выход гиппокампа. С помощью классических методов отслеживания было установлено, что дорсальный CA1 (dCA1) проецируется на субикулум и энторинальную кору (Cenquizca and Swanson, 2007), в то время как вентральный CA1 (vCA1) нацелен на медиальную префронтальную кору (mPFC), прилежащее ядро (NAc) и миндалевидное тело. (Филлипсон и Гриффитс, 1985; Джей и Виттер, 1991; Фридман и др., 2002; Киши и др., 2006). Через отдельные эфферентные проекции гиппокамп избирательно направляет информацию, зависящую от поведения, к отдельным нижестоящим.
Вентральный гиппокамп отвечает за аффективное и мотивированное поведение через свои определенные целевые области. Записывая нейроны vCA1 у крыс во время различных поведенческих задач и определяя проекции аксонов с помощью оптогенетики, Ciocchi et al. (2015) обнаружили, что входы vCA1-префронтальной коры активируются при поведении, связанном с тревогой; входы vCA1–NAc активируются в целенаправленных задачах; и тройные нейроны в vCA1, нацеленные на префронтальную кору, миндалевидное тело и NAc, наиболее активны во время задач и резких волн / ряби.Кроме того, идентифицирован вход оболочки vCA1-NAc, который оказался необходимым и достаточным в социальной памяти (Okuyama et al., 2016). Предполагалось, что вентральный гиппокамп слабо влияет на пространственную память из-за его больших полей и низкой пространственной избирательности. Однако Ян и соавт. (2016) недавно обнаружили, что стимуляция моносинаптической возбуждающей цепи BLP-vCA1 способствует пространственной памяти, в то время как ингибирование цепи ухудшает пространственную память у крыс и мышей. Роль vCA1 в пространственной памяти также подтверждается доказательствами того, что прямые префронтальные входы vCA1 кодируют пространственные сигналы в пространственной рабочей памяти (Spellman et al., 2015). Следовательно, функциональное разнообразие нейронов наделяет vCA1 разнообразными поведенческими фенотипами.
В отличие от вентральной части, dCA1 в первую очередь связан с пространственной навигацией и эпизодической памятью. Пирамидные нейроны в dCA1 возбуждаются, когда животное находится в определенном субрегионе своего окружения (O’Keefe and Dostrovsky, 1971). Эти «ячейки места» кодируют сложные ассоциации, доступные в разных местах (Best et al., 2001). У мышей повреждения dCA1 влияют на пространственное познание (Cheng and Ji, 2013).Сообщается, что нарушение ритмической организации активности клеток места способствует нестабильности пространственных представлений и связанному с этим дефициту пространственной памяти (Mable et al., 2017).
BLA-взаимодействия гиппокампа
Обсужденные выше исследования убедительно свидетельствуют о том, что BLA и гиппокамп являются двумя областями мозга, которые могут работать независимо, чтобы выполнять свои различные функции в отношении эмоций и памяти. Однако некоторые другие исследования показывают, что BLA и гиппокамп также могут действовать синергетически.При поведении, связанном с тревогой, активно активируются нейроны в BLA (Wang et al., 2011) и гиппокампе (Adhikari et al., 2010, 2011), что указывает на их нейронную корреляцию. При обусловленном контекстом страхе инактивация BLA мусцимолом, агонистом ГАМК-рецепторов, ослабляет консолидацию зависимой от гиппокампа контекстной памяти (Huff and Rudy, 2004; Huff et al., 2005). Кроме того, манипуляции с BLA изменяют экспрессию генов (Packard et al., 1995) и синаптическую пластичность гиппокампа (Ikegaya et al., 1996; Акирав и Рихтер-Левин, 1999). Хотя эти исследования показывают, что BLA может модулировать зависимое от гиппокампа поведение посредством их нейронной корреляции, следует отметить, что эти эффекты не обязательно указывают на прямую моносинаптическую проекцию BLA-гиппокампа, поскольку эти фармацевтические инъекции BLA и электрофизиология in vivo запись может неизбежно манипулировать несколькими цепями между BLA и гиппокампом. mPFC является одной из таких областей, образующих синапсы как с BLA, так и с гиппокампом.Он двунаправленно соединяется с миндалевидным телом (Ghashghaei and Barbas, 2002; Ghashghaei et al., 2007; Delli Pizzi et al., 2017a,b) и одновременно получает проекции от гиппокампа (Verwer et al., 1997; Parent et al., 2010). . Таким образом, выделение моносинаптической проекции BLA-гиппокампа срочно необходимо для выяснения того, как BLA и гиппокамп взаимодействуют напрямую, чтобы объяснить воспоминания, регулируемые эмоциями.
Идентификация структурной схемы BLA–CA1
Проекционные трассеры дают возможность описать синаптические связи между областями мозга.Поскольку CA1 является выходным узлом гиппокампа, здесь мы берем входы BLA-CA1 в качестве примера, чтобы представить их прямую анатомическую связь и их уникальные функции в воспоминаниях, связанных с эмоциями (рис. 2).
Рисунок 2 . Контур миндалевидного тела к входам CA1 гиппокампа. Базолатеральное ядро миндалины (BL) делится на переднюю часть (BLa) и заднюю часть (BLp). И BLa, и BLp проецируются непосредственно в вентральную гиппокампальную CA1 (vCA1) и устанавливают моносинаптические и глутаматергические цепи.В физиологических условиях проекция BLp–vCA1 более интенсивна, чем проекция BLa–vCA1. Активация входов BLa-vCA1 вызывает тревогу и социальный дефицит; в то время как активация входов BLp-vCA1 опосредует пространственную память, облегчаемую HOPE.
Схема цепи BLA–vCA1 с помощью традиционных трассировщиков
90 046 Традиционные трассеры широко использовались для определения дальних проекций между областями мозга (Katz et al., 1984; Köbbert et al., 2000; Swanson, 2000; Vercelli et al., 2000).Для визуализации проекций БЛА в различные отделы вводили антероградно трассер Phaseolus vulgaris-лейкоагглютинин. Пиккарайнен и др. (1999) обнаружили, что BL является наиболее заметным подразделением BLA, иннервирующим лучистый и восходящий слои гиппокампа CA1 и CA3. BM проецируется на лакунозно-молекулярный слой CA1. Таким образом, анатомическая проекция от BL к CA1, идентифицированная традиционным методом отслеживания, указывает на то, что BL может быть ключевым субрегионом для модуляции различных стадий обработки информации в формации гиппокампа.Идентификация цепи BL-CA1 с помощью расширенной антероградной и ретроградной моносинаптической трассировки
Обычные антероградные индикаторы могут выявить аксональные проекции восходящих потоков в соединениях мозга, но они не могут идентифицировать особенности нейронной схемы. Система слежения, доставляемая вирусом, превосходно преодолевает эту слабость и хорошо отображает связи, специфичные для типа клеток. После введения антероградного трекера (AAV5–CaMKIIa–hChR2–mCherry) в BL Felix-Ortiz et al.(2013) и Ян и соавт. (2016) обнаружили устойчивые сигналы mCherry в вентральной, но не в дорсальной области гиппокампа CA1, что указывает на возбуждающие нейронные проекции от BL к vCA1.
Вирусная система слежения отлично справляется с картированием соединения для конкретного типа клеток, но может создать неоднозначность в отношении того, связаны ли клетки прямо или косвенно. Чтобы улучшить это, Ян и соавт. (2016) разработали Cre-зависимый хелперный вирус для точного контроля начальной инфекции вируса бешенства в vCA1 и последующего ретроградного моносинаптического распространения.Используя эту расширенную ретроградную моносинаптическую трассировку, они подтвердили моносинаптическую связь BL-vCA1. Кроме того, они обнаружили, что связь задней части (BLp)-vCA1 более заметна, чем связь передней части (BLa)-vCA1 в физиологических условиях, что является точным дополнением для BLA, особенно выходных данных субрегиона BL (Yang et al., 2016). .
Оптогенетический взгляд на функциональную схему BL–vCA1
Оптогенетика успешно сочетает оптику с генетикой, чтобы обеспечить высокий уровень временного и пространственного контроля специфических нейронных цепей (Tye and Deisseroth, 2012).Он интегрирует светочувствительные белки, такие как каналородопсин, галородопсин и архаэрродопсин, в клеточные мембраны и, наконец, приводит к активации или ингибированию нейронов за счет индуцированной фотостимуляцией деполяризации или гиперполяризации нейрональных мембран, где экспрессируются опсины. Комбинируя оптогенетику с записью срезов мозга ex vivo , Felix-Ortiz et al. (2013) идентифицировали возбуждающую моносинаптическую связь входа BLa-vCA1. Затем функциональная связь входа BLp–vCA1 была доказана Yang et al.(2016) внеклеточных записи in vivo в сочетании с оптогенетической стимуляцией. Ян и др. (2016) сначала вводили AAV5-CaMKIIα-hChR2-mCherry в BLp, а затем фотостимулировали окончания волокон BLp в vCA1. Они обнаружили, что средняя частота возбуждения пирамидных нейронов vCA1 идентична частоте фотостимуляции. Задержка их ответа указывает на моносинаптическую связь входа BL-vCA1 (Yang et al., 2016).
Входы BLa–vCA1 опосредуют тревожность и социальный дефицит
Многочисленные доказательства подтверждают, что как BL, так и вентральный гиппокамп ответственны за выражение поведения, связанного с тревогой (см. разделы «Басолатеральное ядро» и «Анатомия и физиология формирования гиппокампа»).Однако вклад моносинаптической связи между ними изучен недостаточно. Для выявления роли входов BLa-vCA1 в тревожном поведении светочувствительные опсины, т.е. ChR2 и NpHR, экспрессировали в возбуждающих нейронах BLa, а в vCA1 имплантировали оптическое волокно для последующего освещения проецируемых BLa терминалей. В соответствии с гипотезой о том, что гиперактивность миндалевидного тела лежит в основе тревоги (Anagnostaras et al., 1999; Drevets, 2003; Carter and Krug, 2009), in vivo фотоактивация синапсов BLa-vCA1 значительно усиливает поведение, связанное с тревогой, в то время как фотоингибирование вызывает сильное анксиолитическое поведение. последствия.Комбинируя оптогенетические подходы с фармакологическими манипуляциями in vivo, вызываемые светом анксиогенные эффекты были полностью предотвращены инъекцией антагониста глутамата внутрь vCA1, демонстрируя, что глутаматергических возбуждающих проекций от BLa к vCA1 достаточно для опосредования тревоги. Таким образом, в отличие от CeL, vCA1 является важной анксиогенной мишенью ниже по течению от BL. Моносинаптическая проекция BLa-vCA1 может контролировать поведение, связанное с тревогой, двунаправленным и обратимым образом.
Наряду с ролью в тревоге, как BL, так и вентральный гиппокамп важны в социальном поведении (см. разделы «Базолатеральное ядро» и «Анатомия и физиология формирования гиппокампа»). Используя подход, описанный выше, для нацеливания на входы BLa-vCA1, Felix-Ortiz et al. (2013) обнаружили, что фотоингибирование усиливается, а фотоактивация снижает социальное поведение, как показано в процедуре резидент-несовершеннолетний нарушитель. Опять же, инъекция антагониста глутаматных рецепторов внутри vCA1 значительно устраняла социальные дефициты, вызванные фотоактивацией (Felix-Ortiz and Tye, 2014).Следовательно, vCA1 является кандидатом-мишенью, которая образует схему с BL для контроля социального поведения двунаправленным, немедленным, но обратимым образом.
Взятые вместе, эти два оптогенетических исследования показывают, что BLa может напрямую активировать vCA1, контролирующий как тревогу, так и социальное поведение. Поскольку тревога часто сочетается с социальной дисфункцией, эти результаты свидетельствуют о том, что входы BLa-vCA1 могут быть ключевым механизмом в нейронной цепи, связывающим сопутствующие заболевания тревожных расстройств и социальных дефицитов.
Входы BLp–vCA1 управляют пространственной памятью с модуляцией эмоций
Параллельно с ключевой ролью в отрицательных эмоциях, BL также участвует в положительных эмоциях. Работа на грызунах показала, что нейроны негативных и позитивных эмоций пространственно разделены на BLa и BLp (Kim et al., 2016). С помощью моносинаптического отслеживания Yang et al. (2016) обнаружили, что связи BLp-vCA1 были намного прочнее, чем связи BLa-vCA1. Подвергая грызунов неизбежным ударам ногами с помощью тренировок по избеганию, Yang et al.(2016) создали новую животную модель под названием «НАДЕЖДА» (т. е. «наученный надежда», LHF) или с положительной мотивацией перед лицом давления. Они обнаружили, что животные HOPE демонстрируют потенцированную пространственную память с увеличением возбуждающих входов BLp-vCA1, тогда как животные, обученные беспомощности (LHL), демонстрируют нарушение пространственной памяти с подавленной связью BLp-vCA1. Манипулируя входами BLp-vCA1 таким же образом, как описано для соединения BLa-vCA1, они обнаружили, что фотоингибирование входов BLp-vCA1 отменяет облегчающие эффекты LHF и ухудшает синаптическую пластичность.Напротив, фотоактивация входов BLp-vCA1 восстанавливала вызванные LHL нарушения памяти и имитировала положительные эффекты LHF. Стимуляция BLp-vCA1 может активировать CREB и внутрисинаптические рецепторы AMPA с усиленной синаптической передачей в CA1. Таким образом, в отличие от роли входов BLa-vCA1 в отрицательные эмоции, соединения BLp-vCA1 блокируют пространственную память, облегчаемую положительными эмоциями. Хотя память, усиленная эмоциями, вероятно, включает распределенную нейронную сеть по нескольким областям мозга, глутаматергических входов BLp-vCA1 достаточно для опосредования пространственной памяти, потенцированной HOPE.Учитывая, что у большинства пациентов со старческой деменцией обнаруживаются эмоциональные расстройства и нарушения пространственной памяти, это исследование дает новое представление о патогенезе этих заболеваний, связанных с эмоциями, а открытие цепи BLp-vCA1 обеспечивает потенциальную мишень для лечения глубокой стимуляции мозга. DBS; Ян и др., 2016).
Будущие направления
Комплекс миндалевидного тела и гиппокампа управляет двумя независимыми системами памяти, которые взаимодействуют, когда эмоции встречаются с воспоминаниями. Мы только начинаем понимать тонкости этих взаимодействий, а некоторые ключевые вопросы все еще остаются без ответа.В дальнейшем развитии обсуждаемых здесь нейроанатомических цепей следует выделить три направления.
Во-первых, важно лучше определить функциональную микросхему BLA, с помощью которой информация высоко интегрируется перед выводом на иннервируемые нижестоящие мишени, включая гиппокамп. Глутаматергический и ГАМКергический наборы представляют собой две непересекающиеся популяции в BLA (Sah et al., 2003). На шипиковые глутаматергические нейроны приходится 80% БЛА, а на редкие шипиковые ГАМКергические интернейроны — 20%.Среди пяти типов ГАМКергических интернейронов (McDonald and Betette, 2001; McDonald and Mascagni, 2001, 2002; Mascagni and McDonald, 2003, 2007; Spampanato et al., 2011) парвальбуминовые (PV+) или соматостатиновые (SOM+) интернейроны являются двумя. основные классы в BLA. Они по-разному регулируют основные клетки (Smith et al., 2000; Muller et al., 2005, 2006, 2007). Например, интернейроны PV+ преимущественно нацелены на перисоматические области своих клеток-мишеней, таких как основные клетки и интернейроны SOM+, с помощью которых контролируют активность и импульсный выход этих нейронов-мишеней (McDonald and Betette, 2001; Somogyi and Klausberger, 2005; Muller et al. ., 2006). Напротив, интернейроны SOM + предпочтительно образуют синапсы на дистальных дендритах основных клеток (Muller et al., 2007), с помощью которых эффективно контролируют воздействие входных сигналов на свои клетки-мишени (Gentet et al., 2012; Chiu et al. ., 2013). Потребуются дополнительные исследования, чтобы определить природу и различие нейронов, связанных с валентностью (т. е. глутаматергических и/или ГАМКергических нейронов) в микросхеме BLA, чтобы лучше понять, как они конкретно активируются в соответствии с эмоциональными валентностями и как они могут работать синергетически. .
Во-вторых, также важно определить функциональную микросхему гиппокампа, которая прямо или косвенно иннервируется BLA. С помощью записи ex vivo срезов мозга и записи in vivo Felix-Ortiz et al. (2013) и Ян и соавт. (2016) идентифицировали возбуждающие моносинаптические глутаматергические входы от BLa/p к пирамидным нейронам vCA1. Однако в значительной степени неизвестно, иннервируют ли BLA-нейроны, включая глутаматергические и ГАМКергические нейроны, прямо или косвенно глутаматергические и ГАМКергические нейроны vCA1.Функции и взаимодействие этих цепей также нуждаются в дальнейшем изучении. Кроме того, идентификация проекционных различий между задней и передней частями, крупноклеточными и парвицеллюлярными подразделениями BLA до vCA1 предоставит более подробную информацию для определения контуров BLA-гиппокампа.
В-третьих, крайне важно лучше перенести результаты экспериментов с животных на людей. В клинике довольно много пациентов с психическими расстройствами и с нарушениями когнитивных функций, которые частично или полностью устойчивы к традиционным методам лечения.DBS дает надежду этим пациентам. Следует понимать, что терапевтический эффект DBS зависит от соответствующего выбора мишеней в нервных цепях, опосредующих заболевания. Однако отсутствие пространственной специфичности является большим ограничением лечения DBS (Benabid, 2015). В поле с электростимуляцией то, распространяются ли электрические импульсы, вызванные DBS, и насколько далеко, в значительной степени зависит от проводимости ткани. Итак, в нейронных цепях мозга различная проводимость приводит к тому, что токи распространяются неравномерно во всех направлениях (Benabid, 2015).Кроме того, свойства состава нейронов могут по-разному влиять на возбудимость, поэтому DBS может модулировать различные функции в тканях, обладающих уникальным составом нейронов (Li et al., 2012). Короче говоря, трудно точно предсказать, какие эффекты DBS окажет в конечном итоге (Benabid, 2015). Ввиду приведенных выше доказательств, адаптация DBS путем поглощения достоинств оптогенетики будет крайне желательной для перевода исследований на животных в клиники, с помощью которых можно было бы ожидать надежного лечения пациентов без побочных эффектов.
Вклад авторов
Все перечисленные авторы внесли существенный, непосредственный и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее для публикации.
Заявление о конфликте интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Благодарности
Эта работа была частично поддержана грантами Национального фонда естественных наук Китая (NSFC) (91632305, 91632111) и Министерством науки и технологий Китая (2016YFC1305800).
Каталожные номера
Adhikari, A., Lerner, T.N., Finkelstein, J., Pak, S., Jennings, J.H., Davidson, T.J., et al. (2015). Базомедиальная миндалина обеспечивает нисходящий контроль тревоги и страха. Природа 527, 179–185. doi: 10.1038/nature15698
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Адхикари, А., Топивала, М.А., и Гордон, Дж.А. (2010). Синхронизация активности между вентральным гиппокампом и медиальной префронтальной корой во время тревоги. Нейрон 65, 257–269. doi: 10.1016/j.neuron.2009.12.002
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Адхикари, А., Топивала, М.А., и Гордон, Дж.А. (2011). Отдельные единицы в медиальной префронтальной коре с паттернами возбуждения, связанными с тревогой, преимущественно подвержены влиянию вентральной активности гиппокампа. Нейрон 71, 898–910. doi: 10.1016/j.neuron.2011.07.027
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Акирав И.и Рихтер-Левин, Г. (1999). Первичная стимуляция базолатеральной миндалины модулирует синаптическую пластичность в зубчатой извилине крысы. Неврологи. лат. 270, 83–86. doi: 10.1016/s0304-3940(99)00488-7
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Амано Т., Дуварчи С., Попа Д. и Паре Д. (2011). Еще раз о контуре страха: вклад ядер базального миндалевидного тела в условный страх. J. Neurosci. 31, 15481–15489. doi: 10.1523/jneurosci.3410-11.2011
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Амброджи Ф., Исикава А., Филдс Х.Л. и Никола С.М. (2008). Базолатеральные нейроны миндалевидного тела облегчают поведение, направленное на поиск вознаграждения, возбуждая нейроны прилежащего ядра. Нейрон 59, 648–661. doi: 10.1016/j.neuron.2008.07.004
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Баннерман, Д. М., Роулинз, Дж. Н., МакХью, С. Б., Дикон, Р. М., Йи, Б. К., Баст, Т., и другие. (2004). Региональные диссоциации в гиппокампе – память и тревога. Неврологи. Биоповедение. Ред. 28, 273–283. doi: 10.1016/j.neubiorev.2004.03.004
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Бауэр, Э.П., Шафе, Г.Э., и ЛеДу, Дж.Э. (2002). Рецепторы NMDA и потенциалзависимые кальциевые каналы L-типа способствуют долговременной потенциации и формированию различных компонентов памяти о страхе в латеральной миндалевидном теле. J. Neurosci. 22, 5239–5249.
Реферат PubMed | Академия Google
Бергадо-Акоста, Дж. Р., Сангха, С., Нараянан, Р. Т., Обата, К., Папе, Х. К., и Сторк, О. (2008). Критическая роль 65-кДа изоформы декарбоксилазы глутаминовой кислоты в консолидации и генерализации павловской памяти страха. Учись. Мем. 15, 163–171. doi: 10.1101/lm.705408
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Бест, П.Дж., Уайт, А.М., и Минай, А. (2001). Пространственная обработка в головном мозге: активность клеток места гиппокампа. год. Преподобный Нейроски. 24, 459–486. doi: 10.1146/annurev.neuro.24.1.459
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Beyeler, A., Namburi, P., Glober, G.F., Simonnet, C., Calhoon, G.G., Conyers, G.F., et al. (2016). Дивергентная маршрутизация положительной и отрицательной информации от миндалевидного тела во время извлечения памяти. Нейрон 90, 348–361. doi: 10.1016/j.neuron.2016.03.004
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Бикарт, К.К., Райт, К.И., Даутофф, Р.Дж., Дикерсон, Б.К., и Барретт, Л.Ф. (2011). Объем миндалевидного тела и размер социальной сети у людей. Нац. Неврологи. 14, 163–164. doi: 10.1038/nn.2724
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Бритт, Дж. П., Беналиуад, Ф., Макдевитт, Р. А., Стубер, Г. Д., Уайз, Р. А., и Бончи, А. (2012). Синаптический и поведенческий профиль множественных глутаматергических входов в прилежащее ядро. Нейрон 76, 790–803. дои: 10.1016/j.neuron.2012.09.040
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Кадор, М., Роббинс, Т.В., и Эверитт, Б.Дж. (1989). Участие миндалевидного тела в ассоциациях стимул-вознаграждение: взаимодействие с вентральным полосатым телом. Неврология 30, 77–86. дои: 10.1016/0306-4522(89)
-0
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Картер, К.С., и Круг, М.К. (2009). Функциональная нейроанатомия страха: понимание функциональной магнитно-резонансной томографии генерализованного тревожного расстройства и его лечения. утра. Журнал психиатрии 166, 263–265. doi: 10.1176/appi.ajp.2008.08081833
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Cenquizca, L.A., and Swanson, L.W. (2007). Пространственная организация прямых проекций аксонов поля СА1 гиппокампа на остальную часть коры головного мозга. Мозг Res. Ред. 56, 1–26. doi: 10.1016/j.brainresrev.2007.05.002
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Чиу, К. К., Лур, Г., Морс, Т.М., Карневале, Н.Т., Эллис-Дэвис, Г.К., и Хигли, М.Дж. (2013). Компартментализация ГАМКергического торможения дендритными шипиками. Наука 340, 759–762. doi: 10.1126/science.1234274
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Чокки С., Пассекер Дж., Малагон-Вина Х., Микус Н. и Клаусбергер Т. (2015). Мозговой расчет. Избирательная маршрутизация информации проекционными нейронами CA1 вентрального гиппокампа. Наука 348, 560–563.doi: 10.1126/science.aaa3245
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Делли Пицци, С., Чиаккиаретта, П., Мантини, Д., Буббико, Г., Эдден, Р. А., Онофрж, М., и др. (2017а). Содержание ГАМК в медиальной префронтальной коре предсказывает изменчивость лобно-лимбической эффективной связи. Структура мозга. Функц. 222, 3217–3229. doi: 10.1007/s00429-017-1399-x
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Делли Пицци, С., Chiacchiaretta, P., Mantini, D., Bubbico, G., Ferretti, A., Edden, R.A., et al. (2017б). Функциональные и нейрохимические взаимодействия в цепи миндалевидно-медиальной префронтальной коры и их отношение к эмоциональной обработке. Структура мозга. Функц. 222, 1267–1279. doi: 10.1007/s00429-016-1276-z
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Эткин А., Пратер К.Е., Шацберг А.Ф., Менон В. и Грейциус М.Д. (2009). Нарушенная функциональная связь субрегиона миндалины и свидетельство компенсаторной сети при генерализованном тревожном расстройстве. Арх. Общая психиатрия 66, 1361–1372. doi: 10.1001/archenpsychiatry.2009.104
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Эверитт, Б.Дж., Кадор, М., и Роббинс, Т.В. (1989). Взаимодействия между миндалевидным телом и вентральным полосатым телом в ассоциациях стимул-вознаграждение: исследования с использованием графика второго порядка сексуального подкрепления. Неврология 30, 63–75. дои: 10.1016/0306-4522(89)-9
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Феликс-Ортис, А.C., Beyeler, A., Seo, C., Leppla, C.A., Wildes, C.P., and Tye, K.M. (2013). Входы BLA для vHPC модулируют поведение, связанное с тревогой. Нейрон 79, 658–664. doi: 10.1016/j.neuron.2013.06.016
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Феликс-Ортис, А.С., и Тай, К.М. (2014). Входы миндалевидного тела в вентральный гиппокамп двунаправленно модулируют социальное поведение. J. Neurosci. 34, 586–595. doi: 10.1523/JNEUROSCI.4257-13.2014
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Фентон, А.A., Lytton, W.W., Barry, J.M., Lenck-Santini, P.P., Zinyuk, L.E., Kubik, S., et al. (2010). Внимание-подобная модуляция разряда клеток места гиппокампа. J. Neurosci. 30, 4613–4625. doi: 10.1523/jneurosci.5576-09.2010
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Фридман, Д. П., Эгглтон, Дж. П., и Сондерс, Р. К. (2002). Сравнение проекций гиппокампа, миндалевидного тела и околоносовых пазух с прилежащим ядром: комбинированное антероградное и ретроградное исследование мозга макак. Дж. Комп. Нейрол. 450, 345–365. doi: 10.1002/cne.10336
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Gentet, L.J., Kremer, Y., Taniguchi, H., Huang, Z.J., Staiger, J.F., and Petersen, C.C. (2012). Уникальные функциональные свойства экспрессирующих соматостатин ГАМКергических нейронов в коре головного мозга мыши. Нац. Неврологи. 15, 607–612. doi: 10.1038/nn.3051
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Гева-Сагив, М., Лас Л., Йовель Ю. и Улановский Н. (2015). Пространственное познание у летучих мышей и крыс: от сенсорного восприятия до многомасштабных карт и навигации. Нац. Преподобный Нейроски. 16, 94–108. doi: 10.1038/nrn3931
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Гашгаи, Х.Т., и Барбас, Х. (2002). Пути эмоций: взаимодействие префронтальных и передних височных путей в миндалевидном теле макаки-резуса. Неврология 115, 1261–1279. дои: 10.1016/s0306-4522(02)00446-3
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Ghashghaei, H.T., Hilgetag, C.C., and Barbas, H. (2007). Последовательность обработки информации об эмоциях, основанная на анатомическом диалоге между префронтальной корой и миндалевидным телом. Нейроизображение 34, 905–923. doi: 10.1016/j.neuroimage.2006.09.046
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Хэтфилд, Т., Хан, Дж. С., Конли, М., Галлахер, М.и Холланд, П. (1996). Нейротоксические поражения базолатеральной, но не центральной миндалины мешают павловскому обусловливанию второго порядка и эффектам девальвации подкрепления. J. Neurosci. 16, 5256–5265.
Реферат PubMed | Академия Google
Хафф, Северная Каролина, и Руди, Дж. В. (2004). Миндалевидное тело модулирует зависимое от гиппокампа формирование контекстной памяти и хранит ассоциации «сигнал-шок». Поведение. Неврологи. 118, 53–62. дои: 10.1037/0735-7044.118.1.53
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Хафф, Н.К., Райт-Хардести, К.Дж., Хиггинс, Э.А., Матус-Амат, П., и Руди, Дж.В. (2005). Контекстное предварительное воздействие скрывает модуляцию миндалевидного тела контекстуального кондиционирования страха. Учись. Мем. 12, 456–460. doi: 10.1101/lm.6705
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Икегая Ю., Сайто Х. и Абэ К. (1996). Базомедиальное и базолатеральное ядра миндалевидного тела способствуют индукции долговременной потенциации в зубчатой извилине in vivo . евро. Дж. Нейроски. 8, 1833–1839 гг. doi: 10.1111/j.1460-9568.1996.tb01327.x
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Джей Т.М. и Виттер М.П. (1991). Распределение гиппокампального СА1 и субикулярных эфферентов в префронтальной коре крысы изучено с помощью антероградного транспорта лейкоагглютинина Phaseolus vulgaris. Дж. Комп. Нейрол. 313, 574–586. doi: 10.1002/cne.0404
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Кац, Л.К., Беркхальтер А. и Дрейер В. Дж. (1984). Флуоресцентные латексные микросферы в качестве ретроградного нейронного маркера для in vivo и in vitro исследований зрительной коры. Природа 310, 498–500. дои: 10.1038/310498a0
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Ким, С.Ю., Адхикари, А., Ли, С.Ю., Маршел, Дж.Х., Ким, С.К., Мэллори, К.С., и соавт. (2013). Расходящиеся нервные пути составляют поведенческое состояние из отдельных признаков тревоги. Природа 496, 219–223. doi: 10.1038/nature12018
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Ким Дж., Пигнателли М., Сюй С., Итохара С. и Тонегава С. (2016). Антагонистические отрицательные и положительные нейроны базолатеральной миндалины. Нац. Неврологи. 19, 1636–1646. doi: 10.1038/nn.4414
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Киши Т., Цумори Т., Ёкота С. и Ясуи Ю. (2006). Топографическая проекция от образования гиппокампа до миндалевидного тела: комбинированное антероградное и ретроградное исследование на крысах. Дж. Комп. Нейрол. 496, 349–368. doi: 10.1002/cne.20919
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Книрим, Дж. Дж., и Нойнюбель, Дж. П. (2016). Отслеживание потока вычислений гиппокампа: разделение паттернов, завершение паттернов и динамика аттракторов. Нейробиол. Учиться. Мем. 129, 38–49. doi: 10.1016/j.nlm.2015.10.008
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Кёбберт, К., Аппс, Р., Бехманн, И., Lanciego, JL, Mey, J. и Thanos, S. (2000). Современные концепции нейроанатомической трассировки. Прог. Нейробиол. 62, 327–351. doi: 10.1016/s0301-0082(00)00019-8
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Ли, С. К., Амир, А., Хедли, Д. Б., Хауфлер, Д., и Паре, Д. (2016). Реакция базолатерального ядра миндалины на аппетитные условные стимулы коррелирует с вариациями условного поведения. Нац. коммун. 7:12275. дои: 10.1038/ncomms12275
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Ли, К., Ke, Y., Chan, D.C., Qian, Z.M., Yung, K.K., Ko, H., et al. (2012). Терапевтическая глубокая стимуляция мозга у крыс с болезнью Паркинсона напрямую влияет на моторную кору. Нейрон 76, 10:30–10:41. doi: 10.1016/j.neuron.2012.09.032
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Мабли, А. Дж., Гереке, Б. Дж., Джонс, Д. Т., и Колгин, Л. Л. (2017). Нарушения пространственного представления и ритмической координации клеток места в модели болезни Альцгеймера у мышей 3xTg. Гиппокамп 27, 378–392. doi: 10.1002/hipo.22697
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Мэддокс, С.А., и Шафе, Г.Е. (2011). Активно-регулируемый белок, ассоциированный с цитоскелетом (Arc/Arg3.1), необходим для реконсолидации павловской памяти о страхе. J. Neurosci. 31, 7073–7082. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1120-11.2011
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Марен С., Ааронов Г., Stote, D.L., and Fanselow, M.S. (1996). Рецепторы N-метил-D-аспартата в базолатеральной миндалине необходимы как для приобретения, так и для выражения условного страха у крыс. Поведение. Неврологи. 110, 1365–1374. дои: 10.1037/0735-7044.110.6.1365
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Масканьи, Ф., и Макдональд, А. Дж. (2003). Иммуногистохимическая характеристика холецистокининсодержащих нейронов базолатеральной миндалины крысы. Мозг Res. 976, 171–184. doi: 10.1016/s0006-8993(03)02625-8
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Масканьи, Ф., и Макдональд, А. Дж. (2007). Новая субпопуляция иммунореактивных интернейронов субъединицы рецептора 5-HT типа 3A в базолатеральной миндалевидном теле крысы. Неврология 144, 1015–1024. doi: 10.1016/j.neuroscience.2006.10.044
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Макдональд, А. Дж., и Бетт, Р. Л.(2001). Содержащие парвальбумин нейроны в базолатеральной миндалине крысы: морфология и совместная локализация Calbindin-D 28k . Неврология 102, 413–425. doi: 10.1016/s0306-4522(00)00481-4
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Макдональд, А. Дж., и Масканьи, Ф. (2001). Колокализация кальций-связывающих белков и ГАМК в нейронах базолатеральной миндалины крысы. Неврология 105, 681–693. doi: 10.1016/s0306-4522(01)00214-7
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Макдональдс, А.Дж. и Масканьи Ф. (2002). Иммуногистохимическая характеристика интернейронов, содержащих соматостатин, в базолатеральной миндалине крысы. Мозг Res. 943, 237–244. doi: 10.1016/s0006-8993(02)02650-1
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Мюллер, Дж. Ф., Масканьи, Ф., и Макдональд, А. Дж. (2005). Связанные сети парвальбумин-иммунореактивных интернейронов в базолатеральной миндалине крысы. J. Neurosci. 25, 7366–7376. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0899-05.2005
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Мюллер, Дж. Ф., Масканьи, Ф., и Макдональд, А. Дж. (2006). Пирамидные клетки базолатеральной миндалины крысы: синаптология и иннервация парвальбумин-иммунореактивными интернейронами. Дж. Комп. Нейрол. 494, 635–650. doi: 10.1002/cne.20832
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Мюллер, Дж. Ф., Масканьи, Ф., и Макдональд, А. Дж. (2007). Постсинаптические мишени интернейронов, содержащих соматостатин, в базолатеральной миндалине крысы. Дж. Комп. Нейрол. 500, 513–529. doi: 10.1002/cne.21185
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
О’Киф, Дж., и Достровский, Дж. (1971). Гиппокамп как пространственная карта. Предварительные данные об активности единиц у свободно передвигающихся крыс. Мозг Res. 34, 171–175. дои: 10.1016/0006-8993(71)
-1
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки
Окуяма Т., Китамура Т., Рой Д. С., Итохара С. и Тонегава С. (2016).Вентральные нейроны СА1 хранят социальную память. Наука 353, 1536–1541. doi: 10.1126/science.aaf7003
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Паккард, М. Г., Уильямс, К. Л., Кэхилл, Л., и Макго, Дж. Л. (1995). «Анатомия системы модуляции памяти: от периферии к мозгу», в Нейроповеденческая пластичность: обучение, развитие и реакция на мозговые оскорбления , редакторы Н. Э. Спир, Л. Спир и М. Вудрафф (Махва, Нью-Джерси: Эрлбаум), 149 –184.
Родитель, М. А., Ван, Л., Су, Дж., Нетофф, Т., и Юань, Л. Л. (2010). Идентификация входа гиппокампа в медиальную префронтальную кору in vitro . Церебр. Кора 20, 393–403. doi: 10.1093/cercor/bhp108
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Петрович Г.Д., Рисольд П.Ю. и Суонсон Л.В. (1996). Организация проекций базомедиального ядра миндалины: исследование PHAL на крысах. Дж. Комп.Нейрол. 374, 387–420. doi: 10.1002/(sici)1096-9861(19961021)374:3<387::aid-cne6>3.0.co;2-y
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Пиккарайнен М., Ренкко С., Савандер В., Инсаусти Р. и Питканен А. (1999). Проекции латерального, базального и добавочного базального ядер миндалины на образование гиппокампа у крыс. Дж. Комп. Нейрол. 403, 229–260. doi: 10.1002/(sici)1096-9861(199