Litar Neural Kecil Menguruskan Aliran Ketakutan

Sebilangan mendefinisikan ketakutan sebagai tindak balas emosi terhadap ancaman yang dirasakan. Kita tahu ketakutan meningkatkan degupan jantung, mengepalkan perut, mengetatkan tekak dan membekukan otot di tempatnya.

Penyelidikan baru mendapati bahawa ketakutan bermula di otak, dan di sana - khususnya dalam rangkaian mikro struktur berbentuk badam yang disebut amigdala - ia dikawal, diproses, dan dibangkitkan.

Pasukan penyelidik yang diketuai oleh saintis di California Institute of Technology (Caltech) telah mengambil langkah penting untuk memahami bagaimana permulaan ini berlaku dengan mula membedah rangkaian ketakutan saraf.

Makalah mereka diterbitkan dalam jurnal terbitan minggu ini Alam semula jadi.

Dalam makalah itu, penyiasat utama David J. Anderson, Ph.D., menggambarkan sebuah mikrosirkuit di amigdala yang mengawal, atau "gerbang," aliran ketakutan dari kawasan otak itu.

Litar mikro yang dimaksud, Anderson menjelaskan, mengandungi dua subtipe neuron yang bersifat antagonis - mempunyai fungsi yang berlawanan - dan yang mengawal tahap ketakutan yang dikeluarkan dari amigdala dengan bertindak seperti gergaji besi.

"Bayangkan bahawa satu hujung gergaji besi ditimbang dan biasanya duduk di selang kebun, mencegah air - dalam analogi ini, dorongan ketakutan - mengalir melalui itu," kata Anderson.

"Apabila isyarat yang memicu tindak balas ketakutan tiba, ia menekan di ujung gergaji yang bertentangan, mengangkat ujung pertama dari selang dan membiarkan ketakutan, seperti air, mengalir." Setelah aliran ketakutan telah dimulai, dorongan itu dapat disebarkan ke kawasan otak lain yang mengawal tingkah laku yang menakutkan, seperti pembekuan di tempat.

"Sekarang setelah kita mengetahui tentang mekanisme 'tembus pandang' ini," tambahnya, "suatu hari nanti mungkin akan memberikan sasaran baru untuk mengembangkan ubat yang lebih spesifik untuk mengubati penyakit psikiatri berdasarkan ketakutan seperti gangguan tekanan pasca-trauma, fobia, atau gangguan kecemasan."

Kunci untuk memahami mekanisme halus ini, kata Anderson, adalah dengan mengungkap "penanda" - gen yang akan mengenal pasti dan membolehkan para saintis membedakan antara pelbagai jenis sel neuron di amigdala.

Kumpulan Anderson menemui penanda dalam gen yang menyandikan enzim yang dikenali sebagai protein kinase C-delta (PKCδ). PKCδ dinyatakan dalam kira-kira separuh neuron dalam pembahagian inti tengah amigdala, bahagian amigdala yang mengawal output ketakutan.

Para penyelidik dapat menandakan neuron dengan neon di mana protein kinase dinyatakan; ini membolehkan para penyelidik memetakan hubungan neuron-neuron ini, serta memantau dan memanipulasi aktiviti elektrik mereka.

Kajian itu, kata Anderson, "mendedahkan bahawa neuron PKCδ + membentuk satu ujung tembakan, dengan membuat hubungan dengan populasi neuron lain di inti pusat yang tidak mengekspresikan enzim, yang disebut neuron PKCδC."

Mereka juga menunjukkan bahawa neuron positif kinase menghalang aliran keluar dari amigdala - membuktikan bahawa mereka bertindak sebagai penghujung gergaji yang terletak di selang kebun.

Namun, masih ada persoalan utama: Apa yang berlaku dengan tembakan semasa pendedahan kepada isyarat yang menimbulkan ketakutan? Anderson dan rakan-rakannya membuat hipotesis bahawa isyarat ketakutan akan turun di hujung gergaji yang bertentangan dari yang dibentuk oleh neuron PKCδ +, mengeluarkan kelim dari selang kebun dan membiarkan isyarat ketakutan mengalir. Tetapi bagaimana untuk menguji idea ini?

Masukkan ahli neurofisiologi Andreas Lüthi dan pelajarnya Stephane Ciocchi, dari Friedrich Miescher Institute di Basel, Switzerland. Dalam kerja yang dilakukan secara bebas dari makmal Anderson, Lüthi dan Ciocchi berjaya merakam isyarat elektrik dari amigdala semasa terdedah kepada rangsangan yang menimbulkan ketakutan.

Menariknya, mereka menemui dua jenis neuron yang bertindak balas dengan cara berlawanan terhadap rangsangan yang menimbulkan ketakutan: satu jenis meningkatkan aktivitinya, sementara jenis yang lain mengurangkan aktivitinya. Seperti Anderson, mereka mulai berfikir bahawa neuron-neuron ini membentuk tembok pandang yang mengawal pengeluaran ketakutan dari amigdala.

Oleh itu, kedua-dua pasukan bergabung untuk menentukan sama ada sel yang dikaji Lüthi sesuai dengan sel PKCδ + dan sel PKCδ− yang diasingkan oleh makmal Anderson. Hasil percubaan itu "sangat jelas," kata Anderson.

Sel-sel yang menurunkan aktiviti mereka dalam menghadapi rangsangan yang menimbulkan ketakutan jelas berkaitan dengan neuron PKCδ + yang diasingkan oleh makmal Anderson, sementara sel-sel yang meningkatkan aktiviti mereka sesuai dengan neuron PKCδ−.

"Hasil ini menyokong hipotesis bahawa neuron PKCδ + benar-benar berada di ujung tembakan dari yang digerakkan oleh isyarat ketakutan, selaras dengan penemuan bahawa neuron PKCδ + menutupi 'selang ketakutan,'" kata Anderson .

Perkahwinan biologi molekul dan elektrofisiologi telah mendedahkan sifat rangkaian ketakutan yang tidak dapat ditemui dengan cara lain, kata Anderson.

"Geografi fungsional otak disusun seperti dunia," katanya. "Ia terbahagi kepada benua, negara, negeri, bandar dan bandar, kawasan kejiranan dan rumah; rumahnya serupa dengan pelbagai jenis neuron. Sebelumnya, hanya mungkin untuk membedah amigdala di tingkat bandar yang berbeza, atau kawasan kejiranan yang terbaik. Sekarang, dengan menggunakan teknik genetik baru ini, kita akhirnya turun ke tingkat rumah. "

Dan itu, tambahnya, inilah yang memungkinkan kita memahami sepenuhnya rangkaian komunikasi yang wujud antara neuron dalam subdivisi otak, serta antara subdivisi dan kawasan yang berbeza.

"Walaupun kajian-kajian ini hanya menjelaskan sebagian kecil gambar, itu adalah langkah penting ke arah itu," kata Anderson.

Sumber: Institut Teknologi California