Iowa-forskare identifierar neurala kretsar associerade med stressreaktioner

Iowa-forskare identifierar neurala kretsar associerade med stressreaktioner

Någon gång har vi alla känt oss paralyserade av ett hot eller fara.

Forskare vid University of Iowa har upptäckt var detta svar på ett hot inträffar. I en ny studie bekräftade forskare att en neural krets som förbinder två separata regioner i hjärnan bestämmer hur djur, inklusive människor, reagerar på en stressig situation. Genom experiment visade forskarna hur råttor svarade på ett hot, antingen passivt eller aktivt, och kopplade varje svar till en specifik signalväg i hjärnan.

I ett annat test manipulerade forskare framgångsrikt de neurala kretsarna så att råttor övervann en förlamande reaktion på fara och istället reagerade aggressivt på hotet.

Den neurala kretsen som identifieras med stressresponsen förbinder den caudala mediala prefrontala cortexen med den dorsolaterala periaqueductal gråa i mellanhjärnan. På grund av de välkända fysiska och psykologiska effekterna av kronisk stress är det viktigt att fastställa sambandet och hur det reglerar stress.

Många kroniska stressstörningar som depression och ångest är förknippade med vad som kallas passivt coping-beteende. Vi vet att många av dessa sjukdomar orsakas av stress i livet. Det enklaste skälet till att vi är intresserade av den här vägen är att se den som en krets som kan främja motståndskraft mot stress."

Jason Radley, docent, Institutionen för psykologi och hjärnvetenskap och motsvarande författare till studien

Tidigare forskning har identifierat den caudala mediala prefrontala cortex-mellanhjärnan-dorsolateral periaqueductal grå som en nyckelväg som avgör hur djur reagerar på stress. Radleys team bekräftade vikten av vägen genom att inaktivera den och sedan observera hur råttorna reagerade på ett hot. Råttorna kunde svara på två grundläggande sätt: Det ena är passivt, vilket betyder att de i princip inte rörde sig som svar på hotet. Den andra är aktiv, genom en rad beteenden som att begrava hotet (en chocksond i experimenten), resa sig upp på bakbenen eller söka en flyktväg.

Forskarna lärde sig att när de inaktiverade råttornas neurala stresskretsar, reagerade djuren passivt, vilket innebär att de inte svarade direkt på hotet.

"Detta visar att den här vägen är nödvändig för ett aktivt hanteringsbeteende", säger Radley.

Därefter tvingade forskarna råttorna att reagera passivt genom att ta bort sängkläderna från sin bur, vilket hindrade dem från att begrava hotmekanismen. När teamet aktiverade nervbanan ändrade råttorna sitt beteende och reagerade aktivt på hotet. Det aktiva svaret inträffade trots att djuren lämnades utan strö, vilket borde ha utlöst ett passivt svar. Dessutom visade blodprover tagna före och efter att råttornas neurala kretslopp aktiverades att deras stresshormonnivåer inte ökade när de konfronterades med hotet.

"Detta betyder att vi såg breda stressbuffrande effekter genom aktivering av signalvägen", säger Radley. "Det återupplivade inte bara råttornas aktiva hanteringsbeteenden, det återställde dem också och minskade avsevärt frisättningen av stresshormoner."

I en tredje uppsättning experiment exponerade forskare råttor för kronisk variabel stress, vilket innebär att de utsattes för regelbunden stress under två veckor. Efter två veckors konditionering placerades råttorna i burar och utsattes för hot. De reagerade passivt, vägrade att röra sig, och deras stresshormoner ökade, vilket forskarna misstänkte.

Det kroniska stresstestet är viktigt, säger Radley, eftersom människor utsätts för kronisk stress. Av okända skäl fortsätter vissa människor att bära på dessa stressbördor, vilket kan leda till fysiska och psykiska störningar. Men andra visar lite eller inget minne av den kroniska stressen. Forskarna kallar detta beteende "stressresiliens".

"Det är möjligt att om vi kunde förstå processerna i hjärnan som kan reglera motståndskraften, så skulle vi kunna använda några av dessa hjärnkretsar", säger Radley, även om han tillägger att detta inte är ett omedelbart alternativ.

Forskarna planerar att undersöka de neutrala anslutningarna som ligger uppströms och nedströms om den caudala mediala prefrontala cortex-mellanhjärnan-dorsolaterala periaqueductal grå vägen.

"Vi förstår inte hur dessa effekter förändrar hjärnan mer allmänt", säger Radley.

Studien, "Aktivitet i en prefrontal-periakveduktal grå krets övervinner beteendemässiga och endokrina egenskaper hos passiv hantering av stressreaktioner", publicerades online den 28 oktober i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Den första författaren från Iowa är Shane Johnson. Medförfattare, alla från Iowa, inkluderar Ryan Lingg, Timothy Skog, Dalton Hinz, Sara Romig-Martin och Nandakumar Narayanan. Victor Viau från University of British Columbia i Vancouver är en bidragande författare.

National Institutes of Health Office of Mental Health och Brain and Behavior Research Foundation finansierade forskningen.

Källa:

University of Iowa

Hänvisning:

Johnson, S., et al. (2022) Aktivitet i en prefrontal-periakveduktal grå krets övervinner beteendemässiga och endokrina egenskaper hos det passiva stresshanteringssvaret. PNAS.

.