Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) впервые показали, что селективное высвобождение нейромедиатора норадреналин реконфигурирует связи между крупномасштабными сетями в головном мозге. Полученные результаты дают представление о быстрых нейронных процессах, которые происходят в мозге во время стрессовых ситуаций.
Они также дают понять, какие последствия для мозга несёт хронический стресс.
В моменты острого стресса — например, в опасной для жизни ситуации за рулём автомобиля — у нашего мозга есть лишь доля секунды, чтобы отреагировать. Он фокусирует внимание на наиболее важных сигналах, чтобы очень быстро принять решение о жизни или смерти. Для этого необходимо быстро наладить эффективную коммуникацию между различными областями мозга путём формирования так называемых функциональных сетей.
До сих пор было неясно, как мозг управляет этими быстрыми процессами. Тесты на людях показали важную роль нейромедиатора норадреналин (также называемого норэпинефрином), который мозг выделяет в больших количествах во время стрессовых ситуаций. Однако в данный момент невозможно сразу проверить эту теорию на людях, потому что выпуск норадреналина невозможно контролировать извне и манипулировать им по желанию исследователей.
Два научных коллектива из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, во главе с Йоханнесом Богачеком (Johannes Bohacek) и Николь Вендерот (Nicole Wenderoth), объединили усилия для решения этой сложной проблемы. Тесты на мышах позволили исследователям впервые доказать, что высвобождения норадреналина самого по себе достаточно для быстрого соединения различных областей мозга. В этих тестах учёные применили новейшие генетические приёмы, чтобы стимулировать крошечный центр в мозге мыши: голубое пятно (locus coeruleus), которое снабжает весь мозг норадреналином.
Исследователи провели магнитно-резонансную томографию в реальном времени (МРТ) мозга животных после обезболивания, одновременно стимулируя высвобождение норадреналина из голубого пятна.
Результаты оказались поразительными.
На результатах сканирования ясно видно, что селективное высвобождение норадреналина перестроило паттерны связи между различными областями мозга таким образом, что это очень похоже на изменения, наблюдаемые у людей, подвергшихся острому стрессу. Сети, которые обрабатывают сенсорные стимулы, такие как зрительный и слуховой центр мозга, показали самое сильное увеличение активности. Аналогичное повышение активности наблюдалось и в сети миндалин, что связано с состояниями тревоги.
Валерио Зерби (Velerio Zerbi), ведущий автор опубликованного исследования и эксперт по методам МРТ у мышей, был поражён: «Я не мог поверить, что мы увидим такие мощные эффекты», — сказал он. Исследователи смогли также показать, что участки мозга с особо сильной реакцией на стресс также имеют большое количество специфических рецепторов для обнаружения норадреналина.
«В целом, наши результаты показывают, что современные методы визуализации в моделях животных могут выявить корреляции, которые позволяют нам понять основные функции мозга у людей», — говорит Богачек. Исследователи надеются использовать подобные анализы у людей для диагностики патологической гиперактивности норадреналиновой системы, которая связана с тревожными и паническими расстройствами.
В обычных жизненных ситуациях эти результаты можно использовать для самодиагностики. Если вы чувствуете, что необычно остро реагируете на визуальные и звуковые стимулы, если чувствуете тревогу и пропадает интерес к исследованию новых вещей (exploration на иллюстрации выше) — это может быть симптомом стресса, что довольно опасно, поскольку это исключительно экстремальный режим работы мозга, не оптимизированный для постоянной активации.
Научная статья Rapid Reconfiguration of the Functional Connectome after Chemogenetic Locus Coeruleus Activation опубликована 18 июня 2019 года в журнале Neuron (doi: 10.1016/j.neuron.2019.05.034, pdf).
Они также дают понять, какие последствия для мозга несёт хронический стресс.
В моменты острого стресса — например, в опасной для жизни ситуации за рулём автомобиля — у нашего мозга есть лишь доля секунды, чтобы отреагировать. Он фокусирует внимание на наиболее важных сигналах, чтобы очень быстро принять решение о жизни или смерти. Для этого необходимо быстро наладить эффективную коммуникацию между различными областями мозга путём формирования так называемых функциональных сетей.
До сих пор было неясно, как мозг управляет этими быстрыми процессами. Тесты на людях показали важную роль нейромедиатора норадреналин (также называемого норэпинефрином), который мозг выделяет в больших количествах во время стрессовых ситуаций. Однако в данный момент невозможно сразу проверить эту теорию на людях, потому что выпуск норадреналина невозможно контролировать извне и манипулировать им по желанию исследователей.
Два научных коллектива из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, во главе с Йоханнесом Богачеком (Johannes Bohacek) и Николь Вендерот (Nicole Wenderoth), объединили усилия для решения этой сложной проблемы. Тесты на мышах позволили исследователям впервые доказать, что высвобождения норадреналина самого по себе достаточно для быстрого соединения различных областей мозга. В этих тестах учёные применили новейшие генетические приёмы, чтобы стимулировать крошечный центр в мозге мыши: голубое пятно (locus coeruleus), которое снабжает весь мозг норадреналином.
Исследователи провели магнитно-резонансную томографию в реальном времени (МРТ) мозга животных после обезболивания, одновременно стимулируя высвобождение норадреналина из голубого пятна.
Результаты оказались поразительными.
На результатах сканирования ясно видно, что селективное высвобождение норадреналина перестроило паттерны связи между различными областями мозга таким образом, что это очень похоже на изменения, наблюдаемые у людей, подвергшихся острому стрессу. Сети, которые обрабатывают сенсорные стимулы, такие как зрительный и слуховой центр мозга, показали самое сильное увеличение активности. Аналогичное повышение активности наблюдалось и в сети миндалин, что связано с состояниями тревоги.
Валерио Зерби (Velerio Zerbi), ведущий автор опубликованного исследования и эксперт по методам МРТ у мышей, был поражён: «Я не мог поверить, что мы увидим такие мощные эффекты», — сказал он. Исследователи смогли также показать, что участки мозга с особо сильной реакцией на стресс также имеют большое количество специфических рецепторов для обнаружения норадреналина.
«В целом, наши результаты показывают, что современные методы визуализации в моделях животных могут выявить корреляции, которые позволяют нам понять основные функции мозга у людей», — говорит Богачек. Исследователи надеются использовать подобные анализы у людей для диагностики патологической гиперактивности норадреналиновой системы, которая связана с тревожными и паническими расстройствами.
В обычных жизненных ситуациях эти результаты можно использовать для самодиагностики. Если вы чувствуете, что необычно остро реагируете на визуальные и звуковые стимулы, если чувствуете тревогу и пропадает интерес к исследованию новых вещей (exploration на иллюстрации выше) — это может быть симптомом стресса, что довольно опасно, поскольку это исключительно экстремальный режим работы мозга, не оптимизированный для постоянной активации.
Научная статья Rapid Reconfiguration of the Functional Connectome after Chemogenetic Locus Coeruleus Activation опубликована 18 июня 2019 года в журнале Neuron (doi: 10.1016/j.neuron.2019.05.034, pdf).
