Как мозг обрабатывает эмоции

Некоторые психические заболевания могут вытекать, в частности, из неспособности мозга правильно ассоциировать эмоции с событиями. Например, люди в депрессии часто не чувствуют себя счастливыми, даже когда испытывают что-то, что обычно их радует.

Новое исследование Массачусетского технологического института (MIT) показывает, что две группы нейронов в головном мозге способствуют этому процессу. Ученые установили, что эти нейроны, расположенные в миндалевидной железе, образуют параллельные каналы, которые несут информацию о приятных или неприятных событиях.

«Понимание того, как эта информация распределяется, может пролить свет на природу психических заболеваний, таких как депрессия, зависимости, тревожные и посттравматические стрессовые расстройства», — говорит старший автор исследования, сотрудник Института обучения и памяти MIT (MIT’s Picower Institute for Learning and Memory) Кэй Тай (Kay Tye).

В предыдущем исследовании сотрудники лаборатории Кэй Тай определили две группы нейронов, задействованных в обработке положительных и отрицательных эмоций. Одна из них передает информацию в прилежащее ядро, которое играет важную роль в получении приятных ощущений от обучения, другая группа направляет входной сигнал в миндалевидную железу.

В новом исследовании ученые хотели выяснить, как будут вести себя эти нейроны при реакции животных на пугающие или приятные стимулы. Для этого они сначала отметили каждую группу нейронов с помощью светочувствительного белка (канального родопсина). У трех групп мышей они обозначили проекции клеток в прилежащем ядре, в миндалевидной железе и те, которые соединяются с вентральным гиппокампом. Предыдущие исследования показали, что эти клетки участвуют в возникновении чувства тревоги. Отмечать нейроны необходимо, поскольку данные группы, имеющие различные цели, в остальном ничем не отличаются.

После маркировки каждой клеточной группы ученые обучали мышей различать два разных звука: связанный с наградой (сахар, вода) и связанный с горьким вкусом (хинин). Затем они записали электрическую активность каждой группы нейронов во время того, как мыши получали эти два стимула. Такая техника позволила ученым сравнить анатомию мозга (какие нейроны соединяются друг с другом) и физиологию (как эти нейроны реагируют на внешний стимул).

Исследователи с удивлением обнаружили, что нейроны в пределах каждой из групп реагировали по-разному. Некоторые ответили на один сигнал, некоторые — на другой, а были и те, которые отреагировали на оба. Характер реакции также различался: одни нейроны возбуждались при получении сигнала, в то время как другие были заторможены.

Однако, несмотря на эти различия, исследователи находят общие закономерности для каждой группы. Среди нейронов, которые расположены в прилежащем ядре, большинство реагировали на стимул награды и не отвечали на горький вкус. Нейроны в центральной миндалине становились более активными от негативного сигнала, а в вентральном гипокампе — сохраняли равновесие между двумя стимулами.

«Это согласуется с предыдущим исследованием, но данная работа позволила увидеть реальную нейронную динамику активности и неоднородности нейронов, что нельзя было сделать с помощью ранее используемой оптогенетики, — поясняет Кэй Тай. — Для полноты картины недоставало понимания того, что эти нейроны на самом деле — в реальном времени — делают при встрече животных с раздражителями».


***

По мнению Тай, полученные данные свидетельствуют, что исследователям придется углубиться в изучение конкретных групп нейронов, чтобы в полной мере понять, как мозг обрабатывает эмоции.

«Пять или 10 лет назад исследовались конкретные участки мозга. А затем в течение последних четырех или пяти лет наблюдается сосредоточенность на отдельных проекциях. Данное исследование представляет собой окно в следующую эпоху, когда даже конкретные проекции не будут являться достаточно конкретными. На этом этапе все еще присутствует неоднородность, нам предстоит долгий путь к пониманию всей сложности мозга», — считает исследователь.

«Нейронаука стремительно выходит за рамки классической идеи того, что одна область мозга обладает одной функцией, — говорит руководитель Института мозга РИКЕН (RIKEN Brain Science Institute) в Японии Джошуа Йохансен (Joshua Johansen), который не был вовлечен в исследование. — Данная работа представляет собой важный шаг в этом процессе, показывая, что в миндалине, где находятся различные группы клеток по обработке информации, содержится ответ на вопрос, как возникают эмоциональные реакции».

Другой вопрос, который остается нерешенным, почему эти группы смешиваются в миндалине. Одна из гипотез заключается в том, что клеткам, реагирующим на различные входные стимулы, нужно уметь быстро взаимодействовать друг с другом, чтобы координировать такие срочные сигналы, как оповещение об опасности. «Мы изучаем взаимодействие этих разных проекций и думаем, что это может быть ключом к нашей способности быстро выбирать нужное действие при столкновении с определенным стимулом», — говорит Тай.

В долгосрочной перспективе исследователи надеются, что их работа приведет к созданию новых методов лечения психических заболеваний. «Первый шаг заключается в определении схем, затем нужно найти у животных модели этих патологий и посмотреть различные типы работы этих схем. Тогда мы сможем попробовать разработать стратегии, чтобы попытаться воспроизвести их на людях», — поясняют исследователи.



Оригинал публикации на сайте MIT.