Các mạch thần kinh nhỏ bé quản lý dòng chảy của nỗi sợ hãi

Một số người định nghĩa nỗi sợ hãi là một phản ứng cảm xúc đối với một mối đe dọa được nhận thức. Chúng ta biết rằng nỗi sợ hãi làm tăng nhịp tim, co thắt dạ dày, thắt cổ họng và đóng băng các cơ tại chỗ.

Nghiên cứu mới phát hiện ra rằng nỗi sợ hãi bắt đầu trong não, và nó ở đó - cụ thể là trong các vi mạch có cấu trúc hình quả hạnh gọi là hạch hạnh nhân - mà nó được kiểm soát, xử lý và khơi dậy.

Một nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học tại Viện Công nghệ California (Caltech) đứng đầu đã thực hiện một bước quan trọng để hiểu cách thức xảy ra hiện tượng này bằng cách bắt đầu mổ xẻ mạch thần kinh của nỗi sợ hãi.

Bài báo của họ được xuất bản trong số ra tuần này của tạp chí Thiên nhiên.

Trong bài báo, tiến sĩ David J. Anderson, trưởng nhóm nghiên cứu, đã mô tả một vi mạch trong hạch hạnh nhân có chức năng kiểm soát, hay còn gọi là “cửa”, dòng chảy của nỗi sợ hãi từ vùng não đó.

Anderson giải thích, vi mạch đang được đề cập có chứa hai phân nhóm tế bào thần kinh đối kháng - có chức năng đối lập nhau - và kiểm soát mức độ sợ hãi từ hạch hạnh nhân bằng cách hoạt động giống như một cái bập bênh.

Anderson nói: “Hãy tưởng tượng rằng một đầu của chiếc bập bênh có trọng lượng và thường nằm trên vòi vườn, ngăn nước — trong tương tự như vậy, xung động sợ hãi — chảy qua nó,” Anderson nói.

“Khi một tín hiệu kích hoạt phản ứng sợ hãi đến, nó sẽ ấn xuống đầu đối diện của bập bênh, nhấc đầu đầu tiên ra khỏi vòi và cho phép nỗi sợ, như nước, chảy ra”. Một khi dòng chảy của nỗi sợ hãi đã bắt đầu, xung động đó có thể được truyền đến các vùng khác của não kiểm soát hành vi sợ hãi, chẳng hạn như đóng băng tại chỗ.

“Bây giờ chúng ta đã biết về cơ chế‘ bập bênh ’này,” ông nói thêm, “một ngày nào đó nó có thể cung cấp một mục tiêu mới cho việc phát triển các loại thuốc cụ thể hơn để điều trị các bệnh tâm thần dựa trên nỗi sợ hãi như rối loạn căng thẳng sau chấn thương, ám ảnh hoặc rối loạn lo âu.”

Anderson cho biết, chìa khóa để hiểu được cơ chế tinh vi này nằm ở việc phát hiện ra các “dấu hiệu” - các sinh vật có thể xác định và cho phép các nhà khoa học phân biệt giữa các loại tế bào thần kinh khác nhau trong hạch hạnh nhân.

Nhóm của Anderson đã tìm thấy điểm đánh dấu của nó trong một gen mã hóa một loại enzyme được gọi là protein kinase C-delta (PKCδ). PKCδ được thể hiện ở khoảng một nửa số tế bào thần kinh trong một phần nhỏ của nhân trung tâm của hạch hạnh nhân, một phần của hạch hạnh nhân kiểm soát đầu ra sợ hãi.

Các nhà nghiên cứu có thể gắn thẻ huỳnh quang các tế bào thần kinh trong đó protein kinase được biểu hiện; điều này cho phép các nhà nghiên cứu lập bản đồ các kết nối của các tế bào thần kinh này, cũng như theo dõi và điều khiển hoạt động điện của chúng.

Anderson cho biết, các nghiên cứu đã “tiết lộ rằng các tế bào thần kinh PKCδ + hình thành một đầu của bập bênh, bằng cách tạo kết nối với một quần thể tế bào thần kinh khác trong nhân trung tâm không biểu hiện enzym, được gọi là tế bào thần kinh PKCδ−.”

Họ cũng chỉ ra rằng các tế bào thần kinh dương tính kinase ức chế dòng chảy ra từ hạch hạnh nhân - chứng tỏ rằng chúng hoạt động như phần cuối của bập bênh nằm trên vòi vườn.

Tuy nhiên, một câu hỏi quan trọng vẫn được đặt ra: Điều gì xảy ra với bập bênh khi tiếp xúc với tín hiệu gây sợ hãi? Anderson và các đồng nghiệp của ông đưa ra giả thuyết rằng tín hiệu sợ hãi sẽ đẩy xuống đầu đối diện của bập bênh từ đầu được hình thành bởi tế bào thần kinh PKCδ +, loại bỏ phần uốn cong khỏi vòi vườn và cho phép tín hiệu sợ hãi truyền đi. Nhưng làm thế nào để kiểm tra ý tưởng này?

Nhà sinh lý học thần kinh Andreas Lüthi và sinh viên Stephane Ciocchi, từ Viện Friedrich Miescher ở Basel, Thụy Sĩ. Trong công việc được thực hiện độc lập với phòng thí nghiệm Anderson, Lüthi và Ciocchi đã ghi lại các tín hiệu điện từ hạch hạnh nhân trong quá trình tiếp xúc với các kích thích gây sợ hãi.

Điều thú vị là họ đã tìm thấy hai loại tế bào thần kinh phản ứng ngược lại với kích thích gây sợ hãi: một loại tăng hoạt động, trong khi loại kia giảm hoạt động. Giống như Anderson, họ đã bắt đầu nghĩ rằng những tế bào thần kinh này hình thành một cái bập bênh điều khiển sự phát ra sợ hãi từ hạch hạnh nhân.

Và do đó, hai đội hợp lực để xác định xem liệu các tế bào mà Lüthi đang nghiên cứu có tương ứng với các tế bào PKCδ + và PKCδ− mà phòng thí nghiệm của Anderson đã phân lập hay không. Anderson nói: “Các kết quả của thử nghiệm là“ rõ ràng một cách hài lòng ”.

Các tế bào giảm hoạt động khi đối mặt với các kích thích gây sợ hãi rõ ràng tương ứng với các tế bào thần kinh PKCδ + mà phòng thí nghiệm của Anderson đã phân lập, trong khi những tế bào tăng hoạt động của chúng tương ứng với các tế bào thần kinh PKCδ−.

“Những kết quả này ủng hộ giả thuyết rằng tế bào thần kinh PKCδ + thực sự nằm ở đầu đối diện của bập bênh với đầu mà tín hiệu sợ hãi 'đè xuống', phù hợp với phát hiện rằng tế bào thần kinh PKCδ + uốn cong 'ống sợ hãi'," Anderson nói .

Sự kết hợp giữa sinh học phân tử và điện sinh lý học đã tiết lộ các đặc tính của mạch sợ hãi mà không thể được phát hiện theo bất kỳ cách nào khác, Anderson nói.

Ông lưu ý: “Địa lý chức năng của não được tổ chức giống như thế giới. “Nó được chia thành lục địa, quốc gia, tiểu bang, thị trấn và thành phố, vùng lân cận và nhà ở; các ngôi nhà tương tự như các loại tế bào thần kinh khác nhau. Trước đây, người ta chỉ có thể mổ xẻ hạch hạnh nhân ở cấp độ các thị trấn khác nhau, hoặc tốt nhất là các vùng lân cận. Bây giờ, bằng cách sử dụng những kỹ thuật di truyền mới này, chúng tôi cuối cùng đã xuống cấp độ của những ngôi nhà ”.

Và đó, ông nói thêm, là điều sẽ giúp chúng ta có thể hiểu đầy đủ các mạng lưới giao tiếp tồn tại giữa các nơ-ron trong một phân khu của não, cũng như giữa các phân khu và các khu vực khác nhau.

Anderson nói: “Mặc dù những nghiên cứu này chỉ làm sáng tỏ một phần nhỏ của bức tranh, nhưng chúng là một bước quan trọng theo hướng đó.

Nguồn: Viện Công nghệ California