Onderzoekers uit Iowa identificeren neurale circuits die verband houden met stressreacties

Onderzoekers uit Iowa identificeren neurale circuits die verband houden met stressreacties

We hebben ons allemaal wel eens verlamd gevoeld door een dreiging of gevaar.

Onderzoekers van de Universiteit van Iowa hebben ontdekt waar deze reactie op een dreiging plaatsvindt. In een nieuwe studie bevestigden onderzoekers dat een neuraal circuit dat twee afzonderlijke hersengebieden met elkaar verbindt, bepaalt hoe dieren, inclusief mensen, reageren op een stressvolle situatie. Door middel van experimenten lieten de onderzoekers zien hoe ratten passief of actief op een dreiging reageerden, waarbij elke reactie werd gekoppeld aan een specifieke signaalroute in de hersenen.

In een andere test manipuleerden onderzoekers met succes de neurale circuits, zodat ratten een verlammende reactie op gevaar overwonnen en in plaats daarvan agressief op de dreiging reageerden.

Het neurale circuit dat wordt geïdentificeerd met de stressreactie verbindt de caudale mediale prefrontale cortex met het dorsolaterale periaqueductale grijs van de middenhersenen. Vanwege de bekende fysieke en psychologische effecten van chronische stress, is het belangrijk om het verband vast te stellen en hoe dit stress reguleert.

Veel chronische stressstoornissen zoals depressie en angststoornissen worden in verband gebracht met wat bekend staat als passief copinggedrag. We weten dat veel van deze ziekten worden veroorzaakt door levensstress. De eenvoudigste reden waarom we geïnteresseerd zijn in dit traject is om het te zien als een circuit dat de veerkracht tegen stress kan bevorderen.”

Jason Radley, universitair hoofddocent, afdeling Psychologische en Hersenwetenschappen en corresponderende auteur van het onderzoek

Eerder onderzoek heeft het caudale mediale prefrontale cortex-middenhersenen-dorsolaterale periaqueductale grijs geïdentificeerd als een sleutelroute die bepaalt hoe dieren reageren op stress. Radley's team bevestigde het belang van het pad door het te inactiveren en vervolgens te observeren hoe de ratten op een bedreiging reageerden. De ratten konden op twee basismanieren reageren: de ene is passief, wat betekent dat ze in wezen niet bewogen als reactie op de dreiging. De andere is actief door middel van een reeks gedragingen, zoals het begraven van de dreiging (een schoksonde in de experimenten), het opstaan ​​op zijn achterpoten of het zoeken naar een ontsnappingsroute.

De onderzoekers ontdekten dat wanneer ze het neurale stresscircuit van de ratten deactiveerden, de dieren passief reageerden, wat betekent dat ze niet direct op de dreiging reageerden.

“Dit laat zien dat dit pad noodzakelijk is voor actief copinggedrag”, zegt Radley.

Vervolgens dwongen de onderzoekers de ratten passief te reageren door het beddengoed uit hun kooi te verwijderen, waardoor ze het dreigingsmechanisme niet konden begraven. Toen het team het neurale pad activeerde, veranderden de ratten hun gedrag en reageerden ze actief op de dreiging. De actieve reactie vond plaats ondanks dat de dieren geen strooisel hadden, wat een passieve reactie had moeten veroorzaken. Bovendien bleek uit bloedmonsters die vóór en nadat de neurale circuits van de ratten waren geactiveerd, dat hun stresshormoonspiegels niet toenamen wanneer ze met de dreiging werden geconfronteerd.

“Dit betekent dat we brede stressbufferende effecten hebben gezien door activering van de signaalroute”, zegt Radley. “Niet alleen heeft het het actieve coping-gedrag van de ratten nieuw leven ingeblazen, het heeft ze ook hersteld en de afgifte van stresshormonen aanzienlijk verminderd.”

In een derde reeks experimenten stelden onderzoekers ratten bloot aan chronische variabele stress, wat betekent dat ze gedurende twee weken aan regelmatige stress werden blootgesteld. Na twee weken conditioneren werden de ratten in kooien geplaatst en blootgesteld aan bedreiging. Ze reageerden passief, weigerden te bewegen, en hun stresshormonen piekten, zoals de onderzoekers vermoedden.

De chronische stresstest is belangrijk, zegt Radley, omdat mensen worden blootgesteld aan chronische stress. Om onbekende redenen blijven sommige mensen deze stresslasten met zich meedragen, wat kan leiden tot lichamelijke en psychische stoornissen. Anderen tonen echter weinig tot geen herinnering aan de chronische stress. De onderzoekers noemen dit gedrag ‘stressveerkracht’.

“Het is mogelijk dat als we de processen in de hersenen zouden begrijpen die de veerkracht kunnen reguleren, we een aantal van deze hersencircuits zouden kunnen overnemen”, zegt Radley, hoewel hij eraan toevoegt dat dit geen onmiddellijke optie is.

De onderzoekers zijn van plan de neutrale verbindingen te onderzoeken die stroomopwaarts en stroomafwaarts van de caudale mediale prefrontale cortex-middenhersenen-dorsolaterale periaqueductale grijze route liggen.

“We begrijpen niet hoe deze effecten de hersenen in bredere zin veranderen”, zegt Radley.

De studie, "Activiteit in een prefrontaal-periaqueductaal grijs circuit overwint gedrags- en endocriene kenmerken van passieve omgang met stressreacties", werd op 28 oktober online gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences (PNAS).

De eerste auteur uit Iowa is Shane Johnson. Co-auteurs, allemaal uit Iowa, zijn onder meer Ryan Lingg, Timothy Skog, Dalton Hinz, Sara Romig-Martin en Nandakumar Narayanan. Victor Viau van de Universiteit van British Columbia in Vancouver is een bijdragende auteur.

Het National Institutes of Health Office of Mental Health en de Brain and Behavior Research Foundation financierden het onderzoek.

Bron:

Universiteit van Iowa

Referentie:

Johnson, S., et al. (2022) Activiteit in een prefrontaal-periaqueductaal grijs circuit overwint gedrags- en endocriene kenmerken van de passieve stress-coping-reactie. PNAS.

.