Forstå følelserne bag minder

Forstå følelserne bag minder

TankelederProfessor Kay TyeWylie Vale stolSalk Institut for Biologiske Studier

I dette interview taler vi med professor Kay Tye og Hao Li om deres seneste forskning i minder, og hvordan vi kan begynde at forstå følelserne bag dem.

Vil du venligst præsentere dig selv og fortælle os, hvad der inspirerede din karriere inden for neurobiologi?

Mit navn er Kay Tye, og jeg er mor til to børn på 6 og 9 år. Da jeg gik i gymnasiet, var jeg ret sikker på, at jeg ville blive forfatter en dag, og jeg havde en stor interesse for engelsk litteratur, som var et "upraktisk valg" i en husstand med to forældre, der var videnskabsmænd. Jeg reflekterer over mit enorme privilegium at blive opdraget af en biolog og en strengteoretiker, som begge altid syntes at elske deres arbejde; men dengang var jeg en rebelsk teenager og ville gerne studere engelsk. En af de ting, jeg elskede mest ved litteraturen, var, hvordan historierne udfolder sig, og hvordan personerne udvikler sig og afslører sig for os. Den bedste litteratur var efter min mening karakteriseret ved evnen til at fange en andens subjektive oplevelse og forpligte den til hukommelsen.

Jeg var nysgerrig efter, hvordan vi alle kan være så forskellige i vores reaktioner og oplevede oplevelser, men alle har nogle aspekter, der grundlæggende er ens. Jeg blev interesseret i psykologi, og søgen efter svar på, hvordan de mest ubeskrivelige erfaringer inden for biologi rent faktisk implementeres, blev en drøm.

De neurovidenskabelige kurser, jeg tidligt blev udsat for, fokuserede primært på sensoriske og motoriske systemer frem for de neurale mekanismer af tanker og følelser. Hukommelsen var bestemt noget, der vakte min interesse. Jeg har mange øjeblikke, hvor jeg "vidste", at jeg (måske) ville blive neuroforsker, men et der er værd at nævne for privilegiet af oplevelsen, som jeg næppe kunne værdsætte som en nybegynder, der endnu ikke havde afsluttet sit introduktionskursus i psykologi: Jeg mødte Henry Molaison, bedre kendt som case study patient HM - manden, der havde en bilateral temporal form, der efterlod ham en uomspændt til ny hippocampus.

Gamle minder var sikre og krystalklare, men nye minder (at møde en ny person, huske, om du spiste frokost, kigge i spejlet og blive chokeret over at se en gammel mands ansigt i stedet for spejlingen af ​​en yngre mand, du kendte for årtier siden efter hans temporale lobektomi).

Vores minder, følelser, tanker og forhold til andre er de processer, der har fascineret mig, så længe jeg kan huske, og jeg er lige så nysgerrig som nogensinde efter at forstå dem.

Billedkredit: Net Vector/Shutterstock.com

Hver oplevelse et individ har er forbundet med en følelse; dette kaldes "valenskortlægning". Kan du fortælle os mere om, hvordan dette fungerer?

Næsten al vores adfærd er motiveret af to følelsesmæssige valenser: stræben efter belønning og undgåelse af straf. Når vi oplever verden omkring os, bliver vi konstant bombarderet af sansestimuli, hvoraf de fleste er ligegyldige. Vi skal hurtigt filtrere de vigtigste oplysninger fra for at træffe en beslutning.

For at gøre dette vil vores hjerne tildele enten en positiv eller negativ værdi til den miljømæssige stimulus gennem læring, hvilket giver os mulighed for at bruge stimulansen som en cue til at forbinde en positiv eller negativ oplevelse og forudsige fremtidige resultater. Vi kalder denne proces for valenstildeling.

Du har allerede forsket i valenskortlægning hos mus. Hvordan hjalp denne undersøgelse med at danne grundlag for din seneste forskning?

Vi har tidligere fundet ud af, at forskellige amygdala-neuroner koder for belønning og straf efter associativ læring. Men hvordan er ydre stimuli relateret til belønninger eller straffe?

I det aktuelle studie undersøgte vi specifikt, hvordan amygdala-neuroner er formet til at kode belønning eller straf, og hvordan disse neuroner kan binde information om de forudsigende stimuli og udfald med mange sekunders mellemrum. Vi har tidligere sammenlignet transkriptomiske ekspressionsprofiler mellem disse forskellige projektionsdefinerede amygdala-neuroner og fundet, at neurotensinreceptorgenet er beriget i en population sammenlignet med den anden. Dette førte os til at antage, at neurotensin kunne være en primær kandidat til at løse problemet med valenstildeling.

I din seneste forskning undersøgte du de følelser, der er forbundet med minder. Kan du fortælle os mere om, hvordan du har gennemført dit studie?

For at undersøge valenskortlægning, eller hvordan mus kan forbinde følelser med minder, trænede vi mus til at forbinde en auditiv tone med saccharosebelønning og en anden auditiv tone med chokstraf.

Når mus først lærte sammenhængen, ville de nærme sig saccharoseporten som reaktion på den tone, der forudsagde saccharoselevering, og fryse eller løbe som reaktion på den tone, der forudsagde stødafgivelse.

Hvad har du opdaget?

Vi overvågede ændringer i neurotensinkoncentrationen i amygdala under indlæring ved hjælp af en ny genetisk kodet neurotensinsensor og fandt ud af, at neurotensinkoncentrationen i amygdala blev øget ved belønning og reduceret ved straf.

Derfor, hvis vi kunstigt manipulerer neurotensinkoncentrationen i amygdala ved hjælp af CRISPR eller optogenetik, kan vi påvirke dyrenes adfærd mod belønning eller straf. Mere neurotensin i amygdala –> belønning; mindre neurotensin i amygdala –> straf

Fotokredit: Andrii Vodolazhskyi/Shutterstock.com

I din undersøgelse brugte du CRISPR til at isolere neurotransmitterfunktionen, første gang den er blevet brugt til dette formål. Hvor vigtig har denne genredigeringsteknologi været for din forskning, og hvordan hjælper fortsatte fremskridt inden for biovidenskab til at føre til nye videnskabelige opdagelser på andre områder?

CRISPR-eksperimenterne er ekstremt vigtige i vores undersøgelse, fordi denne tilgang tillod os selektivt at isolere neurotensin-signalering uden at påvirke andre neurotransmittere (såsom glutamat), der også leveres til downstream-mål sammen med neurotensin. På denne måde kan vi være sikre på, at virkningerne af denne CRISPR-manipulation er specifikke for bidraget fra neurotensin, men ikke for de andre neurotransmittere, der frigives på samme tid.

På nogle niveauer er fremskridt inden for biovidenskab begrænset af opdagelsen af ​​nye værktøjer, der ville give os mulighed for at studere biologiske problemer i meget større dybde og præcision.

Hvordan kunne din forskning også potentielt hjælpe med bedre at forstå psykiske lidelser såsom angst og PTSD? Kan dette føre til nye behandlinger?

Humøret kan svinge inden for et vist interval fra dag til dag. Men hvis udsvinget er uden for området, betragtes det som en patologi. Generelt fører for meget positiv bearbejdning (belønning) til vanedannende adfærd såsom gambling eller stofmisbrug, mens for meget negativ bearbejdning (straf) fører til depression eller angst.

Vi fandt ud af, at ændring af neurotensinfrigivelse i amygdala kan producere enten belønning eller straf. Det giver os mulighed for at modulere neurotensin for at balancere/kompensere for den maladaptive/overdrevne positive eller negative valensbehandling i sygdomstilstandene.

Fotokredit: Motortion Films/Shutterstock.com

Hvad er de næste skridt for dig og din forskning?

Hovedforfatter, Hao Li, åbner sit eget forskningslaboratorium på Northwestern University, hvor han vil fortsætte med at forske i forskellige neuropeptiders roller i sundhed og sygdom.

Hvor kan læserne finde mere information?

• Tyelab.org
• haolilab.org

Om professor Kay Tye

Kay Tye dimitterede fra MIT i 2003 med hovedfag i hjerne- og kognitiv videnskab og modtog sin ph.d. fra UCSF med en afhandling fokuseret på, hvordan amygdala oplever plasticitet til belønning af læring. Hun afsluttede sin postdoktorale uddannelse hos Karl Deisseroth på Stanford, og hendes arbejde fokuserede på at målrette specifikke projektioner i amygdala for at kontrollere angsten tovejs.

Hun grundlagde sit eget laboratorium på MIT i 2012 med fokus på at forstå de neurale kredsløbsmekanismer af følelsesmæssig valens, hvor hun modtog en stilling i 2018. I 2019 flyttede hun sit laboratorium fra MIT til Salk Institute og blev Wylie Chair Professor of the Systems Neurobiology Laboratory. I 2021 blev hun efterforsker ved Howard Hughes Medical Institute.

Om Dr. Hao Li

Hao er født og opvokset i Beijing, Kina, og flyttede derefter til USA efter at have opnået en bachelorgrad fra Shandong University. Han afsluttede sin ph.d. i neurovidenskab fra Medical University of South Carolina og arbejde i laboratoriet hos Dr. Thomas Jhou. I 2019 sluttede Hao sig til Dr. Kay Tye på Salk Institute.

Hao er nu en kommende adjunkt i Institut for Psykiatri og Adfærdsvidenskab og Institut for Neurovidenskab ved Northwestern University.

.