В 20-м веке произошел взрыв научных усилий, направленных на выявление биологических субстратов когнитивных функций. Эмоции и когнитивные процессы взаимодействуют, создавая сложные поведенческие реакции и стимулируя адаптацию к окружающей среде. Страх, одна из благородных и сложных функций нашего мозга, требует идеальной интеграции эмоциональных и когнитивных сигналов. Память, склонность и эмоции вместе определяют наши действия. Как упоминал Габриэль Гаске, помощник редактора журнала PLOS Biology, "Познание – термин, включающий в себя психические процессы, такие как внимание, память, решение проблем, планирование и язык, – перестало быть исключительно философским предметом, к которому подходили интроспекцией, и стало предметом эмпирического исследования и объективной количественной оценки".
В исследовательской статье, опубликованной в Nature Communications, Чжу и его авторы исследовали механизмы, необходимые для нормального развития миндалины, области мозга, ответственной за эмоции, страх и память. Фактически, миндалевидное тело следует рассматривать как сенсорный центр для интеграции эмоциональных стимулов. Таким образом, понимание нейронных цепей, лежащих в основе эмоциональных и когнитивных состояний, является фундаментальным, поскольку дисфункция ранних эмоциональных цепей может привести к расстройствам нервного развития, таким как аутизм и шизофрения.
Среди всех биомолекул, способных стимулировать или мешать эмоциональным и когнитивным функциям, эфрины и их специфические рецепторы играют важную роль в модуляции пластичности мозга и сенсорной интеграции. Эфрины – это мембраносвязанные белки, которые действуют как лиганды рецепторов Eph и широко документированы как основополагающие для управления аксонами. Кроме того, было показано, что эфрины являются ключевыми участниками клеточных явлений, таких как обрезка аксонов, синаптогенез, синаптическая и структурная пластичность. На поведенческом уровне также было обнаружено, что эфрин-B3 (eB3) связан с тревожными расстройствами и умственной отсталостью.
Используя мышей, нацеленных на конкретные гены, Чжу и авторы заметили, что эфрин-B3 необходим в критический период в головном мозге новорожденного для нацеливания на аксоны и формирования дендритных шипов в миндалевидном теле, а также для развития врожденного страха. Особенно, "мы обнаружили, что делеция eB3 приводит к значительному дефекту врожденного поведения страха, который связан с нарушением связей нейронов миндалины", говорит Сяо-На Чжу, ведущий автор исследования. Результаты согласуются с гипотезой авторов о том, что eB3 стимулирует прямую передачу сигналов для направления аксонов для трансъядерной модуляции (от гиппокампа к миндалевидному телу) и, таким образом, координирует спиногенез и активацию нейронов в миндалине. Таким образом, согласно их результатам, eB3 может действовать, позволяя пре- и постсинаптическим структурам взаимодействовать и тем самым координируя нацеливание на аксоны, морфологию и нейронные реакции в миндалине.
Интересно, что eB3 наблюдается в основном в гиппокампе (область, связанная с памятью), но не в миндалевидном теле (область, связанная со страхом), что поднимает вопрос о том, как eB3 в этих структурах может инициировать молекулярные реакции для модификации миндалины посредством проводной трансмиссии. ядерные синапсы. "Механистически", предлагать авторов, "фосфорилированные рецепторы EphB могут регулировать зависимый от рецептора GluN1 приток кальция, приводя к экспрессии генов, связанных с синаптической функцией, что в конечном итоге способствует морфогенезу позвоночника и, следовательно, нейронным реакциям на отталкивающие сигналы".
Мозг вызывает врожденные реакции, вызванные страхом, путем интеграции сенсорных стимулов с критическими ядрами мозга, которые участвуют в инициации и модуляции эмоциональных реакций, опосредованных миндалевидным телом. Авторы утверждают, что, поскольку аберрантное соединение эмоциональных цепей может привести к расстройствам нервного развития, характеризующимся социально-эмоциональными нарушениями, эти результаты могут объяснить, почему дефицит сигналов Ephrin-B / EphB был связан с тревожными расстройствами и аутизмом.
Нет необходимости говорить, что потребуются дальнейшие исследования, чтобы полностью раскрыть биологические субстраты, с помощью которых наш мозг, особенно во время развития, интегрирует сенсорные входы, вычисляет и обрабатывает их, чтобы создать сложное поведение.