Выявлен новый нейронный механизм стресс-индуцированного изменения поведения
Используя модель стресса на грызунах, исследователи из Лаборатории исследований таламуса Института экспериментальной медицины HUN-REN обнаружили устойчивое повышение нейронной активности, сохранявшееся в течение нескольких дней после воздействия сильного стрессового события в таламическом ядре, называемом паравентрикулярным таламусом (PVT).
Длительное повышение активности PVT сопровождалось беспокойством во время бодрствования, нарушенным поведением перед засыпанием и длительным наступлением сна. Если активность PVT избирательно подавлялась после стрессового события всего на один час, устойчивого повышения активности PVT не происходило, и поведение мышей оставалось нормальным после стрессового события в течение последующих дней. Статья опубликована в журнале PLOS Biology .
Повышенная спонтанная активность, которая сохраняется в течение нескольких дней, никогда не была описана в мозге. Мозг обычно имеет надежные механизмы для снижения чрезмерной возбуждающей активности. Повышенное возбуждение всегда сопровождается компенсаторным усилением торможения. Даже в эпилептическом мозге нейронная активность между припадками в значительной степени нормальна из-за повышенного торможения.
Представленные данные показывают, что устойчиво повышенная активность может иметь место при особых обстоятельствах в особых областях мозга. Данные подчеркивают механизм, который позволяет нам изменять состояние мозга в течение длительных периодов после воздействия одного значимого события. Результаты также показывают, что это повышение нейронной активности обратимо, что предполагает, что эффект стрессового события может быть смягчен, возможно, также естественными механизмами.
Повышенная активность была зарегистрирована в PVT, уникально организованном кластере нейронов в таламусе. Это не совпадение: PVT действует как «концентратор», где входы из областей мозга, кодирующих стресс, бдительность и мотивацию, сходятся перед тем, как быть переданными в кору в виде быстрого глутаматергического нейронного сообщения.
Интегрированное сообщение проецируется на все основные центры переднего мозга (миндалевидное тело, префронтальная кора, гиппокамп, прилежащее ядро), которые контролируют поведение. Ни одна другая область мозга не демонстрирует подобных свойств связей. Таким образом, PVT действует как настоящее узкое место в коммуникации ствола мозга и переднего мозга, интегратор сигналов стресса.
Более раннее исследование той же исследовательской группы показало, что организация PVT очень похожа у мышей и людей. PVT содержит один и тот же тип клеток у обоих видов и получает схожие избирательные входы от ствола мозга и гипоталамуса. Это показывает, что центр мозга, специализирующийся на передаче сигналов эмоций и возбуждения в передний мозг, является эволюционно высококонсервативным.
В мышиной модели исследователи подвергали животных воздействию экологически значимого стрессора, запаха хищника (лисы) в течение 10 минут. Последующий поведенческий фенотип был очень похож на кластеры симптомов острого стрессового расстройства (негативное настроение, избегание, повышенное возбуждение, проблемы со сном). Это подтверждает настоящий подход как потенциально релевантную модель животных для изучения начальных изменений в мозге после значительного стрессового события.
Роль нейронов PVT/CR+ в молекулярных изменениях, вызванных стрессом. Кредит: PLOS Biology (2025). DOI: 10.1371/journal.pbio.3002962
Значение для лечения стрессовых расстройств
Травматический опыт или серьезное стрессовое событие могут привести к длительным, а в некоторых случаях и пожизненным, изменениям в поведении. Хотя это явление хорошо известно, его неврологические основы еще не поняты, а эффективные методы лечения все еще отсутствуют.
Нападение на улице, несчастный случай, семейная трагедия или тяжелое испытание вызывают стойкие изменения в поведении примерно у 20% людей, переживших такие события. Исследователи различают раннюю, острую фазу (до 30 дней после стрессора) и позднюю фазу (спустя 30 дней, в случаях посттравматического стрессового расстройства, ПТСР) заболевания. Симптомы схожи в обеих фазах.
Одним из самых известных симптомов ПТСР является частое повторение травматических воспоминаний в неподходящих ситуациях. Помимо этих прерывистых симптомов могут быть и постоянные, которые существенно влияют на настроение и поведение. Примерами таких симптомов являются беспокойство, трудности с засыпанием, эмоциональная нестабильность и отстраненность.
Многие исследования изучали, как мозг кодирует и извлекает воспоминания, но все еще остается менее ясным, какие нейронные механизмы лежат в основе устойчивых эмоциональных изменений после травмы. Исследователи знают, что во время кодирования и извлечения воспоминаний происходят кратковременные изменения в активности нейронов, которые хранят эти воспоминания.
Однако, когда событие не вспоминается, след памяти мозга остается в «спящем» состоянии: нейронная активность низкая и неизмененная. Могут ли кратковременные колебания активности, связанные с воспоминаниями, приводить к стойким эмоциональным изменениям? Или последние управляются независимыми механизмами? Это важный вопрос, поскольку в настоящее время основные методы лечения ПТСР направлены на уничтожение воспоминаний, но эти подходы не очень эффективны.
Представленные данные указывают на механизм, который не зависит от следа памяти, демонстрирует устойчивые изменения после стрессового события и причинно связан с вызванным стрессом изменением поведения. Этот механизм может проложить путь к новым методам лечения проблем, связанных со стрессом.
Модулируя активность PVT, можно разработать методы лечения, которые эффективно устраняют вызванную стрессом тревожность и расстройства, связанные с травмой. Более глубокое понимание этих долгосрочных нейронных изменений также может способствовать разработке целевых методов лечения, направленных на облегчение поведенческих расстройств, связанных со стрессом .
Наконец, исследователи обнаружили, что короткое, часовое ингибирование PVT оставалось значительно эффективным даже при применении через пять дней после стрессового события. Это открытие расширяет потенциальное терапевтическое временное окно, в котором лечение, основанное на этих открытиях, может быть эффективным.