Forstå følelsene bak minner

Forstå følelsene bak minner

TankelederProfessor Kay TyeWylie Vale stolSalk Institutt for biologiske studier

I dette intervjuet snakker vi med professor Kay Tye og Hao Li om deres siste forskning på minner og hvordan vi kan begynne å forstå følelsene bak dem.

Kan du introdusere deg selv og fortelle oss hva som inspirerte din karriere innen nevrobiologi?

Mitt navn er Kay Tye og jeg er mor til to barn på 6 og 9 år. Da jeg gikk på videregående var jeg ganske sikker på at jeg ville bli forfatter en dag, og jeg hadde en stor interesse for engelsk litteratur, som var et «upraktisk valg» i en husholdning med to foreldre som var vitenskapsmenn. Jeg reflekterer over mitt enorme privilegium å bli oppdratt av en biolog og en strengteoretiker, som begge alltid så ut til å elske arbeidet sitt; men den gang var jeg en opprørsk tenåring og ønsket å ta hovedfag i engelsk. Noe av det jeg elsket mest med litteratur var hvordan historiene utspiller seg og hvordan karakterene utvikler seg og avslører seg for oss. Den beste litteraturen, etter min mening, var preget av evnen til å fange andres subjektive opplevelse og forplikte den til minnet.

Jeg var nysgjerrig på hvordan vi alle kan være så forskjellige i våre reaksjoner og opplevde opplevelser, men alle har noen aspekter som er fundamentalt like. Jeg ble interessert i psykologi, og søken etter svar på hvordan de mest ubeskrivelige erfaringene innen biologi faktisk implementeres ble en pipedrøm.

De nevrovitenskapelige kursene jeg ble utsatt for tidlig fokuserte primært på sensoriske og motoriske systemer i stedet for de nevrale mekanismene til tanker og følelser. Minnet var absolutt noe som vekket min interesse. Jeg har mange øyeblikk da jeg "visste" at jeg (kanskje) ville bli nevrovitenskapsmann, men en som er verdt å nevne for privilegiet av opplevelsen som jeg knapt kunne sette pris på som en nybegynner som ennå ikke hadde fullført sitt introduksjonskurs i psykologi: Jeg møtte Henry Molaison, bedre kjent som case study-pasienten HM - mannen som hadde en bilateral til hippocampus-minner og nye hippocampus-minner.

Gamle minner var trygge og krystallklare, men nye minner (å møte en ny person, huske om du spiste lunsj, se deg i speilet og bli sjokkert over å se ansiktet til en gammel mann i stedet for speilbildet til en yngre mann du kjente for flere tiår siden etter hans temporale lobektomi).

Våre minner, følelser, tanker og forhold til andre er prosessene som har fascinert meg så lenge jeg kan huske, og jeg er like nysgjerrig som alltid på å forstå dem.

Bildekreditt: Net Vector/Shutterstock.com

Hver opplevelse et individ har er forbundet med en følelse; dette kalles "valenskartlegging." Kan du fortelle oss mer om hvordan dette fungerer?

Nesten all vår atferd er motivert av to emosjonelle valenser: jakten på belønning og unngåelse av straff. Når vi opplever verden rundt oss, blir vi konstant bombardert av sansestimuli, hvorav de fleste er uviktige. Vi må raskt filtrere ut den viktigste informasjonen for å ta en beslutning.

For å gjøre dette, vil hjernen vår tildele enten en positiv eller negativ verdi til miljøstimulansen gjennom læring, slik at vi kan bruke stimulansen som en pekepinn for å assosiere en positiv eller negativ opplevelse og forutsi fremtidige utfall. Vi kaller denne prosessen valenstilordning.

Du har allerede forsket på valenskartlegging hos mus. Hvordan bidro denne studien til å danne grunnlaget for den nyeste forskningen din?

Vi har tidligere funnet at distinkte amygdala-nevroner koder for belønning og straff etter assosiativ læring. Men hvordan er ytre stimuli relatert til belønning eller straff?

I den nåværende studien undersøkte vi spesifikt hvordan amygdala-nevroner er formet for koding av belønning eller straff, og hvordan disse nevronene kan binde informasjon om prediktive stimuli og utfall med mange sekunders mellomrom. Vi har tidligere sammenlignet transkriptomiske uttrykksprofiler mellom disse forskjellige projeksjonsdefinerte amygdala-nevronene og funnet at neurotensinreseptorgenet er anriket i en populasjon sammenlignet med den andre. Dette førte til at vi antok en hypotese om at neurotensin kan være en førsteklasses kandidat for å løse problemet med valenstilordning.

I den siste forskningen din undersøkte du følelsene knyttet til minner. Kan du fortelle oss mer om hvordan du gjennomførte studien din?

For å undersøke valenskartlegging, eller hvordan mus kan assosiere følelser med minner, trente vi mus til å assosiere en auditiv tone med sukrosebelønning og en annen auditiv tone med sjokkstraff.

Når mus lærte assosiasjonen, ville de nærme seg sukroseporten som svar på tonen som forutsier sukroselevering og fryse eller løpe som svar på tonen som forutsier sjokklevering.

Hva har du oppdaget?

Vi overvåket endringer i nevrotensinkonsentrasjonen i amygdala under læring ved hjelp av en ny genetisk kodet nevrotensinsensor og fant at nevrotensinkonsentrasjonen i amygdala ble økt ved belønning og redusert ved straff.

Følgelig, hvis vi kunstig manipulerer nevrotensinkonsentrasjonen i amygdala ved hjelp av CRISPR eller optogenetikk, kan vi påvirke dyrenes oppførsel mot belønning eller straff. Mer neurotensin i amygdala –> belønning; mindre neurotensin i amygdala –> straff

Bildekreditt: Andrii Vodolazhskyi/Shutterstock.com

I studien din brukte du CRISPR for å isolere nevrotransmitterfunksjonen, første gang den har blitt brukt til dette formålet. Hvor viktig har denne genredigeringsteknologien vært for forskningen din, og hvordan bidrar fortsatt fremskritt innen biovitenskap til å føre til nye vitenskapelige oppdagelser på andre områder?

CRISPR-eksperimentene er ekstremt viktige i vår studie fordi denne tilnærmingen tillot oss å selektivt isolere nevrotensinsignalering uten å påvirke andre nevrotransmittere (som glutamat) som også leveres til nedstrøms mål sammen med nevrotensin. På denne måten kan vi være sikre på at effektene av denne CRISPR-manipulasjonen er spesifikke for bidraget til neurotensin, men ikke for de andre nevrotransmitterne som frigjøres samtidig.

På noen nivåer er fremskritt innen biovitenskap begrenset av oppdagelsen av nye verktøy som vil tillate oss å studere biologiske problemer i mye større dybde og presisjon.

Hvordan kan forskningen din også potensielt bidra til å bedre forstå psykiske lidelser som angst og PTSD? Kan dette føre til nye behandlinger?

Humøret kan variere innenfor et visst område fra dag til dag. Men hvis fluktuasjonen er utenfor området, anses det som en patologi. Generelt fører for mye positiv bearbeiding (belønning) til avhengighetsskapende atferd som gambling eller narkotikaavhengighet, mens for mye negativ bearbeiding (straff) fører til depresjon eller angst.

Vi fant at endring av neurotensinfrigjøring i amygdala kan gi enten belønning eller straff. Det lar oss modulere neurotensin for å balansere/kompensere for den maladaptive/overdrevne positive eller negative valensprosesseringen i sykdomstilstandene.

Bildekreditt: Motortion Films/Shutterstock.com

Hva er de neste trinnene for deg og din forskning?

Hovedforfatter, Hao Li, åpner sitt eget forskningslaboratorium ved Northwestern University, hvor han vil fortsette å forske på rollene til ulike nevropeptider i helse og sykdom.

Hvor kan leserne finne mer informasjon?

• Tyelab.org
• haolilab.org

Om professor Kay Tye

Kay Tye ble uteksaminert fra MIT i 2003 med hovedfag i hjerne og kognitiv vitenskap og mottok sin doktorgrad fra UCSF med en avhandling fokusert på hvordan amygdala opplever plastisitet for belønningslæring. Hun fullførte sin postdoktorutdanning hos Karl Deisseroth ved Stanford, og arbeidet hennes fokuserte på å målrette spesifikke projeksjoner i amygdala for å kontrollere angsten toveis.

Hun grunnla sitt eget laboratorium ved MIT i 2012, med fokus på å forstå de nevrale kretsmekanismene for emosjonell valens, hvor hun fikk en stilling i 2018. I 2019 flyttet hun laboratoriet fra MIT til Salk Institute og ble Wylie-lederprofessor ved Systems Neurobiology Laboratory. I 2021 ble hun etterforsker ved Howard Hughes Medical Institute.

Om Dr. Hao Li

Hao ble født og oppvokst i Beijing, Kina, og flyttet deretter til USA etter å ha oppnådd en bachelorgrad fra Shandong University. Han fullførte sin Ph.D. i nevrovitenskap fra Medical University of South Carolina og jobbet i laboratoriet til Dr. Thomas Jhou. I 2019 ble Hao sammen med Dr. Kay Tye ved Salk Institute.

Hao er nå en påtroppende assisterende professor ved Institutt for psykiatri og atferdsvitenskap og Institutt for nevrovitenskap ved Northwestern University.

.