I ricercatori dell'Iowa identificano i circuiti neurali associati alle risposte allo stress

I ricercatori dell'Iowa identificano i circuiti neurali associati alle risposte allo stress

Ad un certo punto, ci siamo sentiti tutti paralizzati da una minaccia o da un pericolo.

I ricercatori dell’Università dell’Iowa hanno scoperto dove si verifica questa risposta a una minaccia. In un nuovo studio, i ricercatori hanno confermato che un circuito neurale che collega due regioni separate del cervello determina il modo in cui gli animali, compreso l’uomo, rispondono a una situazione stressante. Attraverso esperimenti, i ricercatori hanno mostrato come i ratti rispondevano a una minaccia sia passivamente che attivamente, collegando ciascuna risposta a uno specifico percorso di segnalazione nel cervello.

In un altro test, i ricercatori hanno manipolato con successo i circuiti neurali in modo che i ratti superassero una risposta paralizzante al pericolo e rispondessero invece in modo aggressivo alla minaccia.

Il circuito neurale identificato con la risposta allo stress collega la corteccia prefrontale mediale caudale con il grigio periacqueduttale dorsolaterale del mesencefalo. A causa dei ben noti effetti fisici e psicologici dello stress cronico, è importante stabilire la connessione e il modo in cui regola lo stress.

Molti disturbi da stress cronico come la depressione e i disturbi d’ansia sono associati a ciò che è noto come comportamento di coping passivo. Sappiamo che molte di queste malattie sono causate dallo stress della vita. Il motivo più semplice per cui siamo interessati a questo percorso è vederlo come un circuito che può promuovere la resilienza allo stress”.

Jason Radley, professore associato, Dipartimento di scienze psicologiche e cerebrali e autore corrispondente dello studio

Precedenti ricerche hanno identificato la corteccia prefrontale mediale caudale, il mesencefalo e il grigio periacqueduttale dorsolaterale come un percorso chiave che determina il modo in cui gli animali rispondono allo stress. Il team di Radley ha confermato l'importanza del percorso disattivandolo e poi osservando come i ratti rispondevano a una minaccia. I ratti potevano rispondere in due modi fondamentali: uno è passivo, nel senso che essenzialmente non si muovevano in risposta alla minaccia. L'altro è attivo, attraverso una serie di comportamenti come seppellire la minaccia (una sonda shock negli esperimenti), impennarsi sulle zampe posteriori o cercare una via di fuga.

I ricercatori hanno appreso che quando disattivavano i circuiti di stress neurale dei ratti, gli animali rispondevano passivamente, nel senso che non rispondevano direttamente alla minaccia.

"Ciò dimostra che questo percorso è necessario per un comportamento di coping attivo", afferma Radley.

Successivamente, i ricercatori hanno costretto i ratti a rispondere passivamente rimuovendo la lettiera dalla gabbia, impedendo loro di seppellire il meccanismo di minaccia. Quando il team ha attivato il percorso neurale, i ratti hanno cambiato comportamento e hanno risposto attivamente alla minaccia. La risposta attiva si è verificata anche se gli animali sono stati lasciati senza lettiera, il che avrebbe dovuto innescare una risposta passiva. Inoltre, i campioni di sangue prelevati prima e dopo l’attivazione dei circuiti neurali dei ratti hanno mostrato che i loro livelli di ormone dello stress non aumentavano di fronte alla minaccia.

"Ciò significa che abbiamo osservato ampi effetti di attenuazione dello stress attraverso l'attivazione della via di segnalazione", afferma Radley. “Non solo ha rianimato i comportamenti attivi di reazione dei ratti, ma li ha anche ripristinati e ha ridotto notevolmente il rilascio degli ormoni dello stress”.

In una terza serie di esperimenti, i ricercatori hanno esposto i ratti a stress cronico variabile, nel senso che sono stati esposti a stress regolare per due settimane. Dopo due settimane di condizionamento, i ratti sono stati messi in gabbie ed esposti a minacce. Hanno reagito passivamente, rifiutandosi di muoversi, e i loro ormoni dello stress sono aumentati, come sospettavano i ricercatori.

Lo stress test cronico è importante, dice Radley, perché le persone sono esposte allo stress cronico. Per ragioni sconosciute, alcune persone continuano a portare con sé questo carico di stress, che può portare a disturbi fisici e psicologici. Tuttavia, altri mostrano poca o nessuna memoria dello stress cronico. I ricercatori chiamano questo comportamento “resilienza allo stress”.

"È possibile che se potessimo comprendere i processi cerebrali che regolano la resilienza, potremmo cooptare alcuni di questi circuiti cerebrali", afferma Radley, anche se aggiunge che questa non è un'opzione immediata.

I ricercatori intendono esaminare le connessioni neutre che si trovano a monte e a valle del percorso grigio periacqueduttale caudale mediale della corteccia prefrontale-mesencefalo-dorsolaterale.

"Non capiamo come questi effetti cambino il cervello in modo più ampio", afferma Radley.

Lo studio, "L'attività in un circuito grigio prefrontale-periacqueduttale supera le caratteristiche comportamentali ed endocrine del coping passivo con le risposte allo stress", è stato pubblicato online il 28 ottobre sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Il primo autore dell'Iowa è Shane Johnson. I coautori, tutti dell'Iowa, includono Ryan Lingg, Timothy Skog, Dalton Hinz, Sara Romig-Martin e Nandakumar Narayanan. Victor Viau dell'Università della British Columbia a Vancouver è un autore collaboratore.

La ricerca è stata finanziata dall’Ufficio per la salute mentale del National Institutes of Health e dalla Brain and Behavior Research Foundation.

Fonte:

Università dell'Iowa

Riferimento:

Johnson, S., et al. (2022) L'attività in un circuito grigio prefrontale-periacqueduttale supera le caratteristiche comportamentali ed endocrine della risposta passiva allo stress. PNAS.

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