Музыка из фильма "Челюсти" звук, который многие люди научились ассоциировать со страхом перед акулами. Простое прослушивание музыки может вызвать ощущение этого страха, но нейробиологи не имеют полного представления о том, как работает этот процесс.
Модель взрослой мыши показывает, что изменения в решетчатых структурах мозга, известных как перинейрональные сети, необходимы для "захватывать" слуховая ассоциация страха и "тянуть" это как долговременная память. Журнал Neuron опубликовал результаты исследований ученых из Университета Эмори и больницы Маклин, филиала Гарвардской медицинской школы.
Полученные данные могут помочь исследованию того, как помочь в борьбе с ветеранами, страдающими посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР).
"Мы определили новый механизм, включающий регуляцию перинейрональных сетей в слуховой коре взрослого человека, который способствует изучению связи между слуховым предупреждением и пугающим событием," говорит Роберт Лю, старший автор исследования и биолог Эмори, сосредоточенный на том, как мозг воспринимает и обрабатывает звук. "Это удивительно," он добавляет, "потому что ранее считалось, что эти перинейрональные сети не изменяются в мозге взрослого."
Еще одно новое открытие исследователей: для консолидации памяти важна не только активность слуховой коры во время вызывающего страх переживания, связанного со звуком, но и после переживания.
"Что неожиданно, так это то, что эта мозговая активность не была прямой реакцией на фактический звук, поскольку животные в это время просто сидели в тихой комнате," Лю говорит. "Этот вывод может соответствовать существовавшей в течение некоторого времени идее о том, что способ, которым ваш мозг объединяет воспоминания о ваших дневных переживаниях, заключается в воспроизведении событий после того, как они произошли."
Миндалевидное тело – область мозга, расположенная в височных долях, – долгое время была связана с изучением того, какие стимулы могут вызывать эмоциональные реакции, такие как страх. Более поздние исследования показали, что включение цепей в слуховой коре во время угрожающего звука также играет роль в изучении того, какие сигналы должны вызывать реакцию страха.
Слуховая часть мозга идет от уха и улитки через несколько этапов, чтобы достичь слуховой коры – наивысшего уровня нейронной обработки звуков.
Перинейрональные сети (PNN) – это внеклеточные решетки, которые окружают и стабилизируют нейроны. В детстве обладают пластичностью. "Когда они в конечном итоге созревают, они кристаллизуются, фиксируя анатомию вокруг нейронов и образуя своего рода каркас," Лю говорит. "Считалось, что эти сети оставались в основном стабильными в зрелом возрасте."
Мыши, использованные в текущем исследовании, были обучены ассоциировать звук тона с легким шоком. Животные в конце концов замерзали, услышав звук, в ожидании легкого шока. Спустя несколько дней они продолжали замерзать от звука, даже когда шок уже не последовал за ним.
Исследователи обнаружили, что после опыта ассоциации со страхом наступает переходный период продолжительностью около четырех часов, в течение которого PNN в слуховой коре грызунов изменяются и становятся сильнее. "Мы предполагаем, что усиление этих сетей – как и во время развития – может тормозить дальнейшую нейронную пластичность и «блокировать» ассоциацию страха до того, как другие звуковые переживания повлияют на память," Лю говорит.
Когда некоторым мышам, участвовавшим в исследовании, давали фермент, растворяющий PNN в слуховой коре, они перестали помнить о том, чтобы замирать при звуке тона. "По сути, мы удалили эти сети, и это, казалось, предотвращало закрепление ассоциации страха в памяти, поэтому она исчезла быстрее," Лю говорит. "Это нелогично. Раньше мы могли подумать, что если бы мы удалили PNN, это увеличило бы потенциал для изучения ассоциации страха за счет увеличения пластичности нейронов."
Такие исследования могут помочь в разработке метода лечения посттравматического стрессового расстройства. "Это предполагает, что может быть промежуток времени после того, как кто-то пережил травму, и вы могли бы дать ему лекарство, чтобы заглушить активность в определенной области мозга," Лю говорит. "Это может помешать им консолидировать конкретную травмирующую память."
По его словам, полученные данные также дополняют данные о том, как мозг обучается в целом, и о взаимосвязи между получением новой информации и критическим периодом времени, необходимым для ее консолидации.