Нейробиологи обнаружили «выключатель» тревоги и депрессии в миндалевидном теле мозга

Испанские ученые локализовали источник патологического поведения

Исследователи из Испании, работающие в Институте нейронаук, совершили прорыв в понимании механизмов тревожности и депрессии, обнаружив и успешно воздействовав на специфическую группу нейронов в миндалевидном теле (амигдале). Эта структура мозга давно известна своей ролью в разжигании страха и тревоги, однако новое исследование под руководством нейробиолога Хуана Лермы впервые точно определило популяцию клеток, дисбаланс активности которых сам по себе является достаточным условием для запуска патологического поведения. Результаты работы, опубликованные в журнале iScience, демонстрируют, что стабилизация работы этих нейронов способна практически полностью устранить нежелательные симптомы у подопытных животных.

«Мы уже знали, что миндалевидное тело участвует в возникновении тревоги и страха, но теперь мы идентифицировали особую популяцию нейронов, несбалансированная активность которых сама по себе является достаточной для запуска патологического поведения», — цитируют Хуана Лерму участники проекта. Это открытие прокладывает потенциальный путь к созданию более точечных методов лечения аффективных расстройств.

Ключевая роль гена Grik4 и белка GluK4

В основе обнаруженного механизма лежит ген Grik4, кодирующий рецептор, который возбуждает нейроны. Ученые выяснили, что избыточная экспрессия (избыток) этого рецептора, известного как GluK4, провоцирует гиперактивность мозговых клеток, что, в свою очередь, проявляется в виде нервозности, замкнутости и избегания социальных контактов и открытых пространств у мышей.

Исследование показало, что проблема кроется в нарушении обмена сигналами между двумя ключевыми областями миндалевидного тела: базолатеральной миндалевидной структурой (БМС), действующей как усилитель эмоций, и центролатеральной миндалевидной структурой (ЦЛС), где тормозные нейроны регулируют стресс. У тревожных мышей этот баланс был нарушен.

С помощью методов генетического редактирования исследователи целенаправленно стабилизировали уровень Grik4 исключительно в БМС. Этот точечный подход позволил восстановить нейронный баланс, что немедленно отразилось на поведении животных: мыши, которые ранее прятались в темных углах, стали активно исследовать окружающее пространство. Это подтвердило, что контроль над экспрессией Grik4 в данной области является решающим фактором.

«Выключатель» в действии: от мышей к потенциальной терапии

Исследователи уточнили, что в ЦЛС выявлена особая группа активирующих нейронов, которые выступают прямыми драйверами тревожного расстройства. Когда нейроны БМС перегружались из-за избытка GluK4, эти активирующие клетки становились чрезмерно возбужденными, в то время как соседние клетки поздней активации, ответственные за торможение, наоборот, становились неактивными. Это приводило к сбою всей сети и развитию тревожных и депрессивных состояний.

Стабилизация экспрессии Grik4 восстановила нормальный обмен сигналами между двумя группами нейронов. Этого оказалось достаточно для нормализации поведения, что позволяет предположить, что активирующие нейроны имеют значительный контроль над регуляцией эмоций.

Команда Лермы также применила этот же метод на полевых мышах, которые в естественных условиях обладают более высоким уровнем тревожности. Результаты оказались аналогичными: тревожность у этих животных также удалось значительно снизить. По словам ученого, это дает серьезные основания полагать, что обнаруженный механизм является общим принципом регуляции эмоций в мозге, а не особенностью одной конкретной генетической модели.

Ограничения и перспективы для медицины

Несмотря на впечатляющие успехи, ученые отметили, что не все симптомы у мышей удалось полностью устранить. Животные продолжали испытывать трудности с распознаванием объектов. Этот факт, по мнению авторов, указывает на то, что нарушения памяти в данном случае могут быть связаны с другими отделами мозга, например, с гиппокампом, подчеркивая комплексность работы нервной системы и отсутствие полной изоляции отдельных ее участков.

Особую важность открытию придает связь нарушения глутаматной сигнализации, регулируемой Grik4, с такими серьезными заболеваниями, как аутизм, шизофрения и биполярное расстройство. В исследованиях этих состояний у людей уже были обнаружены вариации в человеческой версии этого гена.

Если будущие изыскания подтвердят наличие этой же нейронной системы у людей, это может кардинально изменить подход к лечению аффективных расстройств. Вместо применения препаратов, которые изменяют глобальный уровень нейромедиаторов, затрагивая весь мозг, медицина сможет перейти к высококолокализованным методам, воздействующим непосредственно на те специфические нейронные схемы, которые ответственны за патологическую тревогу и депрессию.