211service.com
Een aan-uit-schakelaar voor angst
Met een druk op een nauwkeurig geplaatste lichtschakelaar kunnen muizen ertoe worden gebracht angstig in een hoek te kruipen of hun omgeving moedig te verkennen. De studie benadrukt de kracht van optogenetica-technologie - waarmee neurowetenschappers genetisch gemanipuleerde neuronen met licht kunnen controleren - om de functies van complexe neurale bedrading te onderzoeken en gedrag te controleren.
Lichtbesturing: Wetenschappers gebruiken glasvezel om genetisch gemanipuleerde neuronen in de hersenen van dieren te controleren (zoals hier getoond).
In de studie, Karl Deisseroth en medewerkers van Stanford University identificeerden een specifiek circuit in de amygdala, een deel van de hersenen dat centraal staat bij angst, agressie en andere basisemoties, dat angst bij knaagdieren lijkt te reguleren. Ze hopen dat de bevindingen, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , zal licht werpen op de biologische basis voor menselijke angststoornissen en wijzen op nieuwe doelen voor behandeling.
We willen psychiatrische ziekte conceptualiseren als echte fysieke entiteiten met fysieke substraten, zegt Deisseroth. Net zoals mensen met astma reactieve luchtwegen hebben, kunnen mensen met angststoornissen een onderactieve projectie in de amygdala hebben.
De onderzoekers ontwikkelden muizen om lichtgevoelige eiwitten tot expressie te brengen in specifieke cellen in de amygdala die neurale draden, bekend als axonen, naar verschillende substructuren sturen. Met behulp van een speciaal ontworpen glasvezelkabel die in de hersenen van het dier was geïmplanteerd, ontdekten onderzoekers dat het richten van het licht om één specifiek circuit te activeren een onmiddellijk en krachtig effect had op het gedrag van het dier.
Ik heb nog nooit zoiets gezien, zegt Kay Tye, een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Deisseroth en hoofdauteur van het onderzoek. Muizen zijn van nature bang om open gebieden te verkennen, legt ze uit. Onder normale omstandigheden steekt het dier zijn neus uit en rent dan in een hoek, zegt Tye. Maar wanneer je het licht aandoet, begint het dier het platform te verkennen zonder zichtbare tekenen van angst. Dan doe je het licht uit, en het haast zich terug naar de hoek.
De onderzoekers zouden het tegenovergestelde effect kunnen bewerkstelligen met een lichtgevoelig eiwit dat de cellen het zwijgen oplegt in plaats van ze te activeren.
Het schijnen van licht op de lichamen van de cellen, die op hun beurt axonen in meerdere circuits activeert, had geen effect op het gedrag van de dieren, wat aantoont hoe belangrijk het is om individuele circuits in de hersenen te kunnen targeten.
Ons begrip van de meer precieze schakelingen in de amygdala begint nu pas een vlucht te nemen, zegt Kerry Ressler , een neurowetenschapper aan de Emory University die niet bij het onderzoek betrokken was. Optogenetica, waarbij wetenschappers specifieke celpopulaties en zelfs delen van cellen kunnen activeren, is een krachtige benadering om te ontleden hoe de amygdala angst en angst moduleert.
Ki Ann Goosens , een neurowetenschapper aan het MIT die niet bij het onderzoek betrokken was, zegt dat het onderzoek de individuele variatie in angstniveaus bij baseline kan helpen verklaren. De bevindingen vertellen ons dat dit circuit bijdraagt aan een individueel setpoint voor angst, zegt ze.
Het kan een thema zijn dat enkele belangrijke bronnen van disfunctie bij psychiatrische stoornissen in de informatiestroom tussen verschillende hersengebieden liggen, zegt Deisseroth. Dit is iets waar optogenetica bij uitstek geschikt voor is.
Onderzoekers hopen dat de ontdekking uiteindelijk de ontwikkeling mogelijk zal maken van nieuwe behandelingen voor angststoornissen die vrij zijn van de bijwerkingen van bestaande medicijnen. Benzodiazepinen, zoals valium, zijn verdovend en brengen het risico op verslaving met zich mee. Muizen die benzodiazepenen krijgen, worden minder angstig en verkennen meer, maar het medicijn beïnvloedt ook hun beweging, waardoor ze traag worden, zegt Tye. Het activeren van de schakeling met licht lijkt dit probleem niet op te roepen. Deze dieren snuffelen, poetsen, doen alles normaal, zegt ze.
Om selectievere anti-angst medicijnen te maken, zouden wetenschappers zich alleen moeten richten op de subset van cellen die deel uitmaken van dit circuit, wat chemisch moeilijk kan blijken te zijn. Maar Deisseroth werkt al aan een andere benadering, met behulp van een niet-invasieve methode om de hersenen te stimuleren, transcraniële magnetische stimulatie (TMS) genaamd. De technologie maakt gebruik van magnetische velden om neuronen op het oppervlak van de hersenen te activeren en is goedgekeurd door de Food and Drug Administration om depressie te behandelen. Door TMS en functionele hersenbeeldvorming te combineren, onderzoekt Deisseroth nu of het mogelijk is om specifieke circuits in het menselijk brein niet-invasief te stimuleren. Zijn eerste studie, die net is begonnen, zal zich richten op een circuit dat zijn team eerder in verband heeft gebracht met de ziekte van Parkinson.
Tye werkt aan een beter begrip van de rol die het circuit dat in het huidige onderzoek is geïdentificeerd, speelt bij angst in plaats van angst. Hoewel de twee termen in het dagelijks gebruik vaak uitwisselbaar zijn, definiëren neurowetenschappers angst als een reactie op een specifiek ding - bijvoorbeeld een hard geluid of tegemoetkomend verkeer. Angst daarentegen is chronische, gegeneraliseerde angst. Angst kan belangrijk zijn om te overleven, maar angststoornissen zijn onaangepast, zegt Tye.