Исследователи из Института Солка и их коллеги обнаружили в мозгу единственную молекулу, ответственную за связывание хороших или плохих чувств с памятью.
Их открытие, опубликованное в журнале Nature 20 июля этого года, прокладывает путь к лучшему пониманию того, почему некоторые люди с большей вероятностью сохраняют отрицательные эмоции, чем положительные, как это может происходить при тревоге, депрессии или посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР).
«Мы, по сути, разобрались с фундаментальным биологическим процессом: как вы можете вспомнить, хорошо это или плохо», рассказала старший автор, исследователь Медицинского института Говарда Хьюза, профессор лаборатории системной нейробиологии Института Солка Кей Тай (на фото слева). «Это то, что лежит в основе нашего жизненного опыта, и мысль о том, что все это можно свести к одной молекуле, невероятно захватывающая».
Чтобы человек или животное научились избегать или снова искать определенный опыт в будущем, их мозг должен ассоциировать положительное или отрицательное чувство или «валентность» с этим стимулом. Способность мозга связывать эти чувства с памятью называется «назначением валентности».
В 2016 году профессор Тай обнаружила, что группа нейронов в базолатеральном миндалевидном теле мозга (BLA) помогает определять валентность, когда мыши учатся. Один набор нейронов BLA активировался с положительной валентностью, поскольку животные научились ассоциировать тон со сладким вкусом. Отдельный набор нейронов BLA активировался с отрицательной валентностью, так как животные научились ассоциировать другой тон с горьким вкусом.
«Мы обнаружили эти два пути – аналогичные железнодорожным путям – которые вели к положительной и отрицательной валентности, но мы все еще не знали, какой сигнал действует как оператор переключения, определяющий, какой путь следует использовать в любой момент времени», говорит профессор Тай, завкафедрой Wylie Vale.
В новом исследовании ученые сосредоточились на важности сигнальной молекулы нейротензина для этих нейронов BLA. Они уже знали, что нейротензин – это нейропептид, продуцируемый клетками, связанными с обработкой валентности, но то же самое известно и о некоторых других нейротрансмиттерах. Поэтому они использовали подходы редактирования гена CRISPR для выборочного удаления гена нейротензина из клеток, впервые использовав его для выделения специфической функции нейротрансмиттера.
Без передачи сигналов нейротензина в BLA мыши больше не могли определять положительную валентность и не научились ассоциировать первый тон с положительным стимулом. Интересно, что отсутствие нейротензина не блокирует отрицательную валентность. Вместо этого животные стали еще лучше определять отрицательную валентность, имея более сильную связь между вторым тоном и отрицательным стимулом.
Полученные данные свидетельствуют о том, что состоянием мозга по умолчанию является склонность к страху – нейроны, связанные с отрицательной валентностью, активируются до тех пор, пока не высвобождается нейротензин, включая нейроны, связанные с положительной валентностью. С точки зрения эволюции, говорит профессор Тай, это имеет смысл, потому что помогает людям избегать потенциально опасных ситуаций и, вероятно, это находит отклик у людей, которые склонны находить в ситуации худшее.
В дальнейших экспериментах профессор Тай и ее команда показали, что высокие уровни нейротензина способствуют обучению с вознаграждением и ослабляют отрицательную валентность, что еще раз подтверждает идею о том, что нейротензин отвечает за положительную валентность.
«На самом деле мы можем манипулировать этим переключателем, чтобы включить положительное или отрицательное обучение», говорит соавтор Хао Ли, научный сотрудник Tye Lab (на фото справа). «В конечном счете, мы хотели бы попытаться определить новые терапевтические цели для этого направления».
У исследователей все еще есть вопросы о том, можно ли модулировать уровни нейротензина в мозгу людей для лечения тревоги или посттравматического стрессового расстройства. Они планируют будущие исследования, чтобы выяснить, какие другие пути и молекулы мозга ответственны за запуск высвобождения нейротензина.
