Gestresst, ängstlich? Fragen Sie das Gehirn!
Unsere Aktionen sind getrieben von einer „inneren Zustände“ – wie z.B. Angst, stress oder Durst — was stark beeinflussen und motivieren unser Verhalten. Nicht viel ist darüber bekannt, wie solche Zustände sind vertreten durch komplexe Gehirn-wide-schaltungen, einschließlich sub-kortikale Strukturen wie der amygdala. In einer Studie, vor kurzem veröffentlicht in der Wissenschaft, in der Gruppe von Andreas Lüthi am Friedrich-Miescher-Institut für Biomedizinische Forschung (FMI), verwendet eine Tiefe Gehirn-imaging-Technik zu überwachen amygdala-Aktivität in aktiven Mäusen und zeigte die neuronale Dynamik-Kodierung Verhaltens-Staaten.
Wenn eine Maus hungrig ist, geht Sie auf Futtersuche; wenn es ängstlich ist, wird es zu stoppen, erforscht seine Umgebung und frieren oder zu fliehen. Wie solche inneren Zustände korrelieren mit dem Verhalten eines Tieres wurde im detail untersucht. Es ist jedoch wenig darüber bekannt, wie das Gehirn codiert und steuert die innere Staaten.
Jan Gründemann, SNF-Ambizione-Fellow in Lüthi-Gruppe und jetzt professor an der Universität Basel, gemeinsam mit Yael Bitterman, computational Neurowissenschaftler arbeitet als postdoc in der Lüthi-Gruppe zur Untersuchung der neuronalen Aktivität in der amygdala von frei beweglichen Mäusen in verschiedenen Staaten. Die amygdala ist eine kleine mandelförmige Hirnstruktur, die als eine Drehscheibe für die Regulierung der affektiven, homöostatischen (hunger und Durst) und soziale Verhaltensweisen, die über weit verbreitete verbindungen mit vielen Hirnregionen. Die amygdala wird vorgeschlagen, um eine Rolle in der Koordination von Gehirn Staaten, aber diese Rolle ist nicht gut verstanden.
Die Verwendung eines miniaturisierten Mikroskop imaging-Technik, Gründemann und Bitterman verfolgt der neuronalen Aktivität in der amygdala von Mäusen in verschiedenen Umgebungen, aufgefordert, verschiedene interne Zustände und Verhaltensweisen. Die Ergebnisse waren eher unerwartet: Die Wissenschaftler identifizierten zwei große antagonistische Gruppen von Neuronen-namens ensembles –, die aktiv waren, im Gegenteil Verhaltens-Staaten: Wenn die Mäuse mit der Erkundung Ihrer Umgebung, neuronale ensemble 1 aktiv war; wenn Sie nicht die Erkundung (was bedeutet, dass Sie waren in nicht-explorative defensive Staaten), neuronale ensemble 2 aktiv war.
Überraschend, dass die Aktivität des ensembles nicht ausrichten, mit räumlichen Bereichen in der Regel im Zusammenhang mit Angstzuständen, wie die sichere Ecken in einem offenen Feld. Darüber hinaus haben die Wissenschaftler nicht erwarten, dass die komplexen internen Zuständen und deren Verhalten würde codiert werden, die mit relativ einfachen, low-dimensional aktivierungsmuster in der amygdala. Zusammenfassend zeigt die Studie, dass die ermittelten zwei neuronalen ensembles Kodieren gegnerischen moment-zu-moment-Zustand änderungen, insbesondere hinsichtlich der Sondierungs-und defensiv-Verhalten, aber nicht eine Maßnahme der Globale Ausmaß der Angst eines Tieres.
„Die Leistung dieser Studie ist, dass wir es geschafft, zu vernehmen, das Gehirn direkt über den affektiven Zustand, die Maus ist in“, sagt Lüthi. „Wenn wir verstehen wollen, ein Verhalten, müssen wir das Gehirn verstehen! Schlussfolgerungen basiert einfach auf standardisierte Verhaltens-Beobachtungen irreführend sein kann-wie wir zeigen konnten.“ Als nächsten Schritt, die Lüthi-Gruppe will mehr darüber herauszufinden, wie diese aktiven ensembles entstehen in der amygdala, und wie können Sie Einfluss auf andere Regionen im Gehirn.
Können diese Erkenntnisse relevant für die menschliche Angst-Störungen? „Die Codierung der internen Zustände-wie Angst-kann arbeiten in einer ähnlichen Weise in den Menschen als in den Mäusen,“ sagt Lüthi. „Es ist vorstellbar, dass eine person mit einer Angststörung gibt es ein Ungleichgewicht zwischen neuronaler ensembles Codierung für die unterschiedlichen internen Zustände. Es wird interessant sein, zu testen, diese Hypothese in Tiermodellen für psychiatrische Erkrankungen.“