Neuroveda o strachu

Bolo vykonaných mnoho pokusov s cieľom zistiť, ako mozog interpretuje podnety a ako sa u zvierat vyvíjajú reakcie strachu. Emócia strachu je pevne zakódovaná takmer v každom jedincovi, pretože zohráva dôležitú úlohu pri jeho prežití. Výskumníci zistili, že strach sa vytvára nevedome a že na podmieňovaní strachu sa podieľa amygdala.

Pochopením toho, ako sa strach u jednotlivcov vyvíja, možno bude možné liečiť ľudské duševné poruchy, ako sú úzkosť, fóbia a posttraumatická stresová porucha.

Pri podmieňovaní strachu sú zapojené najmä senzorické oblasti, ktoré spracúvajú podmienené a nepodmienené podnety, určité oblasti amygdaly, ktoré počas učenia podliehajú plasticite (alebo dlhodobej potenciácii), a oblasti, ktoré majú vplyv na prejav špecifických podmienených reakcií. Tieto dráhy sa zbiehajú v laterálnej amygdale. V laterálnej amygdale dochádza k dlhodobej potenciácii (LTP) a synaptickej plasticite, ktorá zvyšuje odpoveď neurónov laterálnej amygdaly na podmienený podnet. Výsledkom je, že podmienený podnet je potom schopný prúdiť z laterálnej amygdaly do centrálneho jadra amygdaly. Bazálna a interkalárna hmota amygdaly priamo a nepriamo spájajú laterálnu amygdalu s centrálnym jadrom amygdaly. Dráhy z centrálneho jadra amygdaly do nadväzujúcich oblastí potom riadia obranné správanie (zmrazenie) a autonómne a endokrinné reakcie. Nedávne štúdie poukazujú na to, že prelimbická kôra sa tiež podieľa na vyjadrovaní strachu, pravdepodobne prostredníctvom jej prepojenia s bazálnym a potom s centrálnym jadrom amygdaly.

Amygdala je kľúčovou mozgovou štruktúrou v neurobiológii strachu. Podieľa sa na spracovaní negatívnych emócií (ako je strach a hnev). Výskumníci pozorovali hyperaktivitu v amygdale, keď pacientom, ktorým boli ukázané hrozivé tváre alebo boli konfrontovaní s desivými situáciami. U pacientov so závažnejšou sociálnou fóbiou sa preukázala korelácia so zvýšenou odozvou v amygdale. Štúdie tiež ukázali, že subjekty vystavené obrázkom desivých tvárí alebo tváram ľudí inej rasy vykazujú zvýšenú aktivitu v amygdale.

Reakciu strachu vyvolanú amygdalou môže zmierniť iná oblasť mozgu známa ako rostrálna predná cingulárna kôra, ktorá sa nachádza v čelnom laloku. V štúdii z roku 2006 na Kolumbijskej univerzite vedci pozorovali, že testované osoby zaznamenali menšiu aktivitu v amygdale, keď vedome vnímali strach vyvolávajúce podnety, ako keď podvedome vnímali strach vyvolávajúce podnety. V prvom prípade zistili, že rostrálna predná cingulárna kôra sa aktivuje, aby utlmila aktivitu v amygdale, čo subjektom poskytuje určitý stupeň emocionálnej kontroly.

Potlačenie aktivity amygdaly môžu dosiahnuť aj patogény. Potkany infikované parazitom toxoplazmózy sa menej boja mačiek, niekedy dokonca vyhľadávajú ich močom označené miesta. Toto správanie často vedie k tomu, že ich mačky zjedia. Parazit sa potom rozmnožuje v tele mačky. Existujú dôkazy, že parazit sa koncentruje v amygdale infikovaných potkanov.

Bolo zistené, že strach môže prispieť k zmenám správania. Jedným zo spôsobov, ako sa tento jav skúmal, je model opakovaného stresu, ktorý vypracoval Camp RM a iní (okrem iných). V tejto konkrétnej štúdii sa skúmalo, že príspevok podmieňovania strachom môže zohrávať obrovskú úlohu pri zmene správania zvieraťa (Fischerovho potkana) v paradigme opakovaného stresu. Výsledkom tohto modelu testovania boli zmeny správania, ktoré sa bežne označujú ako správanie podobné depresii. Po stanovení kontroly a platného experimentálneho plánu boli potkany Fischer denne vystavené rôznym stresorom v komplexnom prostredí. Po štyroch dňoch vystavenia stresorom sa na piaty deň testovalo prieskumné správanie aj sociálna interakcia buď v tom istom, alebo v novom prostredí. Potkany vykazovali oveľa nižší prieskum a sociálnu interakciu pri testovaní v rôznych kontextoch v porovnaní s kontrolnými potkanmi. Aby sa dosiahla ďalšia korelácia s biochémiou (ako je uvedené ďalej), chronická infúzia propranololu (antagonista beta-adrenergných receptorov) zabránila zmenám správania po opakovanom vystavení stresoru, čím sa zastavila dlhodobá potenciácia. Došlo aj k niektorým fyziologickým zmenám vrátane zníženia prírastku telesnej hmotnosti a hypertrofie nadobličiek pozorovaných u zvierat vystavených stresu. Celkovo možno konštatovať, že podmienené reakcie strachu môžu prispieť k zmenám správania v paradigme opakovaného stresu. Toto sa dá rozšíriť tak, aby to korelovalo aj s inými zvieratami, ale s rôznym stupňom reakcií.

Doporučujeme:  Zápis do školy

Molekulárne mechanizmy, ktoré boli priamo spojené s behaviorálnym prejavom podmienenosti, sa dajú ľahšie študovať v klinickom prostredí na rozdiel od mechanizmov, ktoré sú základom dlhodobej potencie (LTP), pri ktorej sa synaptická plasticita vyvoláva elektrickou alebo chemickou stimuláciou laterálnych obvodov amygdaly. LTP je dôležitá pre spracovanie strachu, pretože posilňuje synapsie v nervových obvodoch. Vďaka týmto posilneným synapsiam sa rozvíja dlhodobá pamäť a strach.

Hebbovská synaptická plasticita

Synaptický vstup sa môže posilniť, keď sa aktivita v presynaptickom neuróne vyskytuje súčasne s depolarizáciou v postsynaptickom neuróne. Toto je známe ako Hebbova synaptická plasticita. Táto hypotéza je obzvlášť príťažlivá ako vysvetlenie toho, ako môže dochádzať k jednoduchému asociatívnemu učeniu, napríklad pri podmieňovaní strachu. V tomto modeli podmieňovania strachu vedie silná depolarizácia laterálnej amygdaly vyvolaná podnetom k posilneniu časovo a priestorovo relatívnych podmienených podnetových vstupov (ktoré sú koaktívne) na tie isté neuróny. Experimentálne údaje podporujú myšlienku, že plasticita a tvorba pamäte strachu v laterálnej amygdale sú vyvolané aktiváciou neurónov tejto oblasti vyvolanou nepodmieneným podnetom. Depolarizácia vyvolaná nepodmieneným podnetom je teda nevyhnutná na zosilnenie nervových reakcií vyvolaných podmieneným podnetom v tejto oblasti po spárovaní podmieneného a nepodmieneného podnetu a spárovanie podmieneného podnetu s priamou depolarizáciou pyramídových neurónov laterálnej amygdaly ako nepodmieneného podnetu podporuje podmienenie strachu. Je tiež zrejmé, že pri kondicionovaní strachu dochádza k synaptickej plasticite na vstupných dráhach podmienených stimulov do laterálnej amygdaly.

Ionotropné glutamátové receptory typu NMDA

Predpokladá sa, že na hebbovskej plasticite sa podieľajú N-metyl-d-aspartátové receptory (NMDAR), ktoré sa nachádzajú na postsynaptických neurónoch v laterálnej amygdale. NMDAR sú známe ako náhodné detektory presynaptickej aktivity a postsynaptickej depolarizácie. Sluchové vstupy sú NMDAR v laterálnej amygdale a používajú glutamát ako transmiter. Okrem toho sa testovalo, že keď neuróny tejto oblasti, ktoré prijímali sluchové vstupy, prijímali aj vstupy nepodmienených podnetov a širokospektrálnych antagonistov NMDAR v laterálnej amygdale, viedlo to k narušeniu nadobudnutia učenia sa strachu. Preto sú tieto receptory kľúčové pre metabolickú cestu spracovania a vyvolania pre vnímanie strachu.

Monoamínové neuromodulačné mechanizmy

Predpokladá sa, že monoamínové transmitery, ako napríklad norepineferín a dopamín, ktoré sa uvoľňujú v emocionálnych situáciách, fungujú pri regulácii glutamátergického prenosu a hebbovskej plasticity. Modulácia všetkých rôznych typov plasticity sa nazýva heterosynaptická plasticita. Prevláda aj homosynaptická plasticita, ktorá pozostáva výlučne z hebbovskej plasticity. V rôznych modelových systémoch sa ukázalo, že monoamíny modulujú plasticitu, ktorá je základom tvorby pamäte, napríklad zvýšeného vnímania strachu. Neuromodulátory tiež prispievajú k podmieneniu strachu. Hebbovské mechanizmy prispievajú k plasticite v laterálnej amygdale a k učeniu sa strachu. Medzi ďalšie modulátory okrem hebbovských mechanizmov patria serotonín, acetylcholín, endokanabinoidy a rôzne peptidy (napríklad peptid uvoľňujúci gastrín, NPY, opiáty a oxytocín), ale úloha týchto zlúčenín nie je úplne objasnená.

Doporučujeme:  Kognitívne zrýchlenie

Norepinefrín má veľký podiel na tvorbe pamäte strachu. Nedávne štúdie preukázali, že blokáda norepinefrínových β-adrenergných receptorov (β-AR) v laterálnom jadre amygdaly narúša získavanie učenia sa strachu, ak sa podávajú podnety pred tréningom, ale nemá žiadny účinok, ak sa aplikuje po tréningu alebo pred obnovením pamäti. Na rozdiel od účinkov blokády receptorov β-AR na iné formy učenia je tento účinok špecifický len pre získanie, na rozdiel od spracovania alebo vyjadrenia pamäte strachu po tréningu. Aktivácia β-AR v LA synergicky reguluje Hebbove procesy na spustenie asociačnej plasticity neurónov a učenia sa strachu v laterálnom jadre amygdaly. Jedna z teórií predpokladá, že mechanizmus zapojenia β-AR do získavania učenia sa strachu spočíva v tom, že pôsobia na GABAergické interneuróny, aby potlačili inhibíciu feed-forward a zvýšili Hebbovu plasticitu. β-AR sa nachádzajú na GABAergických interneurónoch, ako aj v pyramídových bunkách laterálnej amygdaly. Proces aktivácie β-AR sa začína spojením so signálnymi kaskádami G proteínov, ktoré potom aktivujú proteínkinázu A (PKA). Táto aktivácia môže vyvolať fosforyláciu NMDAR, ako aj miesta ser845 na GluA1, čo by mohlo uľahčiť vkladanie AMPAR do synapsy. Okrem toho aktivácia β-AR a PKA znižuje aktivitu vápnikom aktivovaného draslíkového (SK) kanála, čo vedie k zvýšenej excitabilite neurónov a zvýšenej dlhodobej potenciácii, a to by sa mohlo vyskytnúť aj počas učenia. Bolo tiež pozorované, že uvoľňovanie noradrenalínu môže tiež inhibovať plasticitu v obvodoch strachu prostredníctvom aktivácie α1 adrenoceptorov.

Aktivácia dopamínových receptorov (podtypy D1 aj D2) v amygdale prispieva k nadobudnutiu podmieneného strachu. Receptory D1 a D2 sú viazané na G proteíny a inhibujú adenylátcyklázu (Gi-viazané), resp. stimulujú adenylátcyklázu (Gs-viazané). Rovnako ako β-AR môžu dopamínové receptory priamo modulovať hebbovské procesy znížením inhibície feed-forward. Môžu tiež pôsobiť paralelne s hebbistickými mechanizmami na realizáciu synapsií v laterálnej amygdale a podporovať plasticitu a učenie sa strachu prostredníctvom príslušných signálnych dráh.

Neuromodulácia sprostredkovaná metabotropnými glutamátovými receptormi počas

Plasticitu a učenie môžu modulovať aj metabotropné glutamátové receptory (mGluR). Proteíny mGluRs pravdepodobne plnia modulačnú funkciu a nezúčastňujú sa priamo na Hebbových procesoch. Je to spôsobené tým, že tieto receptory neprispievajú k depolarizácii počas synapsií. Taktiež nie sú aktivované receptormi, ktoré sa zúčastňujú na Hebbových procesoch. A napokon, nezisťujú pre- a postsynaptickú nervovú aktivitu. Aktivácia mGluR skupiny I v LA a bazálnom jadre však zvyšuje získanie, zníženie a zosilnenie podmieneného strachu vyvolaním prítoku vápnikových iónov.

Výskumné štúdie ukázali, že poškodenie bilaterálnej amygdaly ovplyvňuje najmä rozpoznávanie strachu. V konkrétnej štúdii, ktorú uskutočnili Andrew J. Calder a Andrew W. Young, mali pokusné osoby klasifikovať morfované obrázky výrazov tváre od šťastia cez prekvapenie, strach, smútok až po znechutenie a hnev. Zatiaľ čo kontrolné subjekty klasifikovali tieto obrázky na najbližší výraz, subjekty, ktoré mali poškodenú bilaterálnu amygdalu, mali s touto úlohou problémy, najmä s rozpoznávaním výrazov tváre, ktoré vyjadrujú strach. Subjekty s poškodenou bilaterálnou amygdalou nemali problémy s rozlišovaním šťastia od smútku, ale nedokázali rozlíšiť výraz hnevu od strachu.

Doporučujeme:  Výstupok nosa

V experimente, ktorý uskutočnil Ralph Adolphs, však objasnil mechanizmus zhoršeného rozpoznávania strachu. Adolphs zistil, že jeho hlavný subjekt, ktorý mal zriedkavé obojstranné poškodenie amygdaly, nedokázal rozoznať výrazy strachu, pretože sa nedokázal pozrieť na oblasť očí na tvári. Keď bol subjekt poučený, aby sa pozeral priamo na oblasť očí tvárí s výrazom, subjekt dokázal rozpoznať výrazy strachu tvárí. Hoci amygdala zohráva dôležitú úlohu pri rozpoznávaní strachu, ďalší výskum ukazuje, že existujú alternatívne cesty, ktoré sú schopné podporiť učenie sa strachu v prípade absencie funkčnej amygdaly. Kazamova štúdia tiež ukazuje, že hoci môže byť amygdala poškodená, pacienti sú stále schopní rozlišovať medzi bezpečnostnými signálmi a strachom.

Bolo vykonané značné množstvo výskumov podmienených podnetov, pri ktorých sa neutrálny podnet, napríklad záblesk svetla, spáruje so šokom, ktorý sa podá potkanovi. Výsledkom tohto podmieneného podnetu je vyvolanie nepodmienenej reakcie, strachu. Kedysi neutrálny podnet sa podá znova, aby sa zistilo, či potkan prejaví reakcie strachu. Keďže však reakcie strachu zahŕňajú mnoho správaní, je dôležité zistiť, ktoré správania sa prejavia, keď sa podá podmienený podnet.

Vizuálne a sluchové podnety

Vizuálne podnety najprv prijme zrakový talamus a prevezme ich do amygdaly, aby zistil potenciálne nebezpečenstvo. Zrakový talamus tiež sprostredkuje informácie zrakovej kôre a spracuje ich, aby zistil, či podnet predstavuje potenciálnu hrozbu. Ak áno, táto informácia sa prenesie do amygdaly a začne sa svalová kontrakcia, zvýšená srdcová frekvencia a krvný tlak, čím sa aktivuje sympatická nervová dráha. Ukázalo sa, že prezentácia neutrálneho vizuálneho podnetu zintenzívňuje vnímanie strachu alebo napätia vyvolané iným informačným kanálom, napríklad sluchom. Z Le Douxovho výskumu vyplýva, že zvukové podnety nie sú priamo prenášané zo sluchového talamu do centrálneho jadra.

Vnímanie strachu je vyvolané mnohými rôznymi podnetmi a zahŕňa vyššie opísaný biochemický proces. Neurálne koreláty interakcie medzi jazykovými a vizuálnymi informáciami dobre preskúmal Willems RM a i. Štúdia spočívala v pozorovaní, ako vizuálne a jazykové informácie interagujú pri vnímaní emócií. Z filmovej teórie bol prevzatý bežný jav, podľa ktorého prezentácia neutrálnej vizuálnej scény zintenzívňuje vnímanie strachu alebo napätia vyvolané iným informačným kanálom, napríklad jazykom. Tento princíp bol aplikovaný tak, že vnímanie strachu bolo prítomné a zosilnené v prítomnosti neutrálneho vizuálneho podnetu. Hlavnou myšlienkou je, že vizuálne podnety zosilňujú strach vyvolávajúci obsah podnetu (t. j. jazyka) tým, že jemne naznačujú a konkretizujú to, čo je opísané v kontexte (t. j. veta). Úrovne aktivácie v pravom prednom spánkovom póle boli selektívne zvýšené a predpokladá sa, že slúžia ako väzbová funkcia emocionálnych informácií v rôznych oblastiach, ako sú vizuálne a jazykové informácie.