Iowa-forskere identificerer neurale kredsløb forbundet med stressreaktioner

Iowa-forskere identificerer neurale kredsløb forbundet med stressreaktioner

På et tidspunkt har vi alle følt os lammet af en trussel eller fare.

Forskere ved University of Iowa har opdaget, hvor denne reaktion på en trussel opstår. I en ny undersøgelse bekræftede forskere, at et neuralt kredsløb, der forbinder to separate områder i hjernen, bestemmer, hvordan dyr, inklusive mennesker, reagerer på en stressende situation. Gennem eksperimenter viste forskerne, hvordan rotter reagerede på en trussel, enten passivt eller aktivt, og forbinder hver reaktion med en specifik signalvej i hjernen.

I en anden test manipulerede forskere med succes det neurale kredsløb, så rotter overvandt en lammende reaktion på fare og i stedet reagerede aggressivt på truslen.

Det neurale kredsløb, der er identificeret med stressreaktionen, forbinder den caudale mediale præfrontale cortex med den dorsolaterale periakvæduktale grå i mellemhjernen. På grund af de velkendte fysiske og psykiske effekter af kronisk stress, er det vigtigt at etablere sammenhængen og hvordan den regulerer stress.

Mange kroniske stresslidelser såsom depression og angstlidelser er forbundet med det, der er kendt som passiv mestringsadfærd. Vi ved, at mange af disse sygdomme er forårsaget af stress i livet. Den enkleste grund til, at vi er interesserede i denne vej, er at se den som et kredsløb, der kan fremme modstandsdygtighed over for stress."

Jason Radley, lektor, Institut for Psykologi og Hjernevidenskab og tilsvarende forfatter til undersøgelsen

Tidligere forskning har identificeret den caudale mediale præfrontale cortex-midbrain-dorsolaterale periaqueductal grå som en nøglevej, der bestemmer, hvordan dyr reagerer på stress. Radleys hold bekræftede vigtigheden af ​​stien ved at inaktivere den og derefter observere, hvordan rotterne reagerede på en trussel. Rotterne kunne reagere på to grundlæggende måder: Den ene er passiv, hvilket betyder, at de i det væsentlige ikke bevægede sig som reaktion på truslen. Den anden er aktiv gennem en række adfærd, såsom at begrave truslen (en choksonde i eksperimenterne), rejse sig på bagbenene eller søge en flugtvej.

Forskerne erfarede, at når de deaktiverede rotternes neurale stress-kredsløb, reagerede dyrene passivt, hvilket betyder, at de ikke reagerede direkte på truslen.

"Dette viser, at denne vej er nødvendig for aktiv mestringsadfærd," siger Radley.

Dernæst tvang forskerne rotterne til at reagere passivt ved at fjerne sengetøjet fra deres bur, hvilket forhindrede dem i at begrave trusselsmekanismen. Da holdet aktiverede neuralbanen, ændrede rotterne deres adfærd og reagerede aktivt på truslen. Den aktive reaktion opstod, selvom dyrene blev efterladt uden strøelse, hvilket burde have udløst en passiv reaktion. Derudover viste blodprøver taget før og efter rotternes neurale kredsløb blev aktiveret, at deres stresshormonniveauer ikke steg, når de blev konfronteret med truslen.

"Det betyder, at vi så brede stress-buffereffekter gennem aktivering af signalvejen," siger Radley. "Det genoplivede ikke kun rotternes aktive mestringsadfærd, det genoprettede dem også og reducerede i høj grad frigivelsen af ​​stresshormoner."

I et tredje sæt eksperimenter udsatte forskere rotter for kronisk variabel stress, hvilket betyder, at de blev udsat for regelmæssig stress over to uger. Efter to ugers konditionering blev rotterne anbragt i bure og udsat for trusler. De reagerede passivt og nægtede at bevæge sig, og deres stresshormoner steg, som forskerne havde mistanke om.

Den kroniske stresstest er vigtig, siger Radley, fordi folk er udsat for kronisk stress. Af ukendte årsager fortsætter nogle mennesker med at bære disse stressbyrder, som kan føre til fysiske og psykiske lidelser. Men andre viser kun lidt eller ingen hukommelse om den kroniske stress. Forskerne kalder denne adfærd "stressresiliens."

"Det er muligt, at hvis vi kunne forstå de processer i hjernen, der kan regulere modstandskraften, kunne vi optage nogle af disse hjernekredsløb," siger Radley, selvom han tilføjer, at dette ikke er en umiddelbar mulighed.

Forskerne planlægger at undersøge de neutrale forbindelser, der ligger opstrøms og nedstrøms for den caudale mediale præfrontale cortex-midbrain-dorsolaterale periaqueductal grå vej.

"Vi forstår ikke, hvordan disse effekter ændrer hjernen mere bredt," siger Radley.

Undersøgelsen, "Aktivitet i et præfrontalt-periakveduktalt gråt kredsløb overvinder adfærdsmæssige og endokrine træk ved passiv håndtering af stressreaktioner," blev offentliggjort online 28. oktober i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Den første forfatter fra Iowa er Shane Johnson. Medforfattere, alle fra Iowa, omfatter Ryan Lingg, Timothy Skog, Dalton Hinz, Sara Romig-Martin og Nandakumar Narayanan. Victor Viau fra University of British Columbia i Vancouver er en medvirkende forfatter.

National Institutes of Health Office of Mental Health og Brain and Behavior Research Foundation finansierede forskningen.

Kilde:

University of Iowa

Reference:

Johnson, S., et al. (2022) Aktivitet i et præfrontalt-periakveduktalt gråt kredsløb overvinder adfærdsmæssige og endokrine træk ved den passive stresshåndteringsreaktion. PNAS.

.