Razumevanje čustev za spomini

Razumevanje čustev za spomini

Miselni vodjaProfesorica Kay TyeStol Wylie ValeInštitut Salk za biološke študije

V tem intervjuju se pogovarjamo s profesorico Kay Tye in Hao Li o njuni najnovejši raziskavi spominov in o tem, kako lahko začnemo razumeti čustva, ki so za njimi.

Ali se lahko predstavite in nam poveste, kaj je navdihnilo vašo poklicno pot v nevrobiologiji?

Moje ime je Kay Tye in sem mati dveh otrok, starih 6 in 9 let. Ko sem bila v srednji šoli, sem bila dokaj prepričana, da bom nekega dne postala pisateljica, in zelo me je zanimala angleška literatura, kar je bila v gospodinjstvu z dvema staršema, ki sta bila znanstvenika, »nepraktična izbira«. Razmišljam o svojem neizmernem privilegiju, da sem bil vzgojen pri biologu in teoretiku strun, ki sta vedno imela rada svoje delo; toda takrat sem bil uporniški najstnik in sem hotel študirati angleščino. Ena izmed stvari, ki mi je bila pri literaturi najbolj všeč, je bilo, kako se zgodbe odvijajo in kako se liki razvijajo in nam razkrivajo. Za najboljšo literaturo je bila po mojem mnenju značilna sposobnost zajeti subjektivno izkušnjo nekoga drugega in jo zapisati v spomin.

Zanimalo me je, kako smo lahko vsi tako različni v naših reakcijah in zaznanih izkušnjah, vsi pa imamo nekatere vidike, ki so v osnovi enaki. Začela me je zanimati psihologija in iskanje odgovorov na to, kako se najbolj neopisljive izkušnje v biologiji dejansko izvajajo, so postale prazne sanje.

Tečaji nevroznanosti, ki sem jim bil že zgodaj izpostavljen, so se osredotočali predvsem na senzorične in motorične sisteme, ne pa na nevronske mehanizme misli in občutkov. Spomin je zagotovo vzbudil moje zanimanje. Imam veliko trenutkov, ko sem "vedel", da bom (morda) postal nevroznanstvenik, toda enega, ki ga je vredno omeniti zaradi privilegija izkušnje, ki sem jo komaj cenil kot novinec, ki še ni končal začetnega tečaja psihologije: srečal sem Henryja Molaisona, bolj znanega kot pacient iz študije primera HM - človeka, ki je imel dvostransko temporalno lobektomijo, zaradi katere je ostal brez hipokampusa in ne more oblikovati novih spominov.

Stari spomini so bili varni in kristalno jasni, a novi spomini (spoznavanje nove osebe, spominjanje, če ste imeli kosilo, pogled v ogledalo in šok, ko vidite obraz starega moškega namesto odseva mlajšega moškega, ki ste ga poznali pred desetletji po njegovi temporalni lobektomiji).

Naši spomini, občutki, misli in odnosi z drugimi so procesi, ki me fascinirajo, odkar pomnim, in sem tako radoveden, da jih razumem.

Avtor slike: Net Vector/Shutterstock.com

Vsaka izkušnja posameznika je povezana z občutkom; to se imenuje "preslikava valence". Nam lahko poveste več o tem, kako to deluje?

Skoraj vsa naša vedenja motivirata dve čustveni valenci: želja po nagradi in izogibanje kazni. Ko doživljamo svet okoli sebe, smo nenehno bombardirani s čutnimi dražljaji, ki so večinoma nepomembni. Za odločitev moramo hitro izločiti najpomembnejše informacije.

Da bi to naredili, bi naši možgani z učenjem dodelili pozitivno ali negativno vrednost dražljaju iz okolja, kar bi nam omogočilo uporabo dražljaja kot iztočnice za povezovanje pozitivne ali negativne izkušnje in napovedovanje prihodnjih rezultatov. Ta proces imenujemo dodelitev valence.

Izvedli ste že raziskavo valenčnega preslikave pri miših. Kako je ta študija pomagala zagotoviti osnovo za vaše najnovejše raziskave?

Prej smo ugotovili, da različni nevroni amigdale kodirajo nagrado in kazen po asociativnem učenju. Kako pa so zunanji dražljaji povezani z nagradami ali kaznimi?

V trenutni študiji smo posebej preučili, kako so nevroni amigdale oblikovani za kodiranje nagrade ali kazni in kako lahko ti nevroni vežejo informacije o napovednih dražljajih in izidu v razmiku več sekund. Prej smo primerjali profile transkriptomske ekspresije med temi različnimi nevroni amigdale, definiranimi s projekcijo, in ugotovili, da je gen nevrotenzinskega receptorja obogaten v eni populaciji v primerjavi z drugo. To nas je pripeljalo do hipoteze, da bi bil nevrotenzin lahko glavni kandidat za rešitev problema dodelitve valence.

V vaši najnovejši raziskavi ste preučevali občutke, povezane s spomini. Nam lahko poveste več o tem, kako ste izvedli študij?

Da bi preučili valenčno preslikavo ali kako lahko miši povežejo čustva s spomini, smo usposobili miši, da povežejo en slušni ton z nagrado saharoze in drugega slušnega tona s kaznijo za šok.

Ko so se miši naučile povezave, bi se približale vratu saharoze kot odziv na ton, ki napoveduje dostavo saharoze, in zamrznile ali pobegnile kot odgovor na ton, ki je napovedal dostavo šoka.

Kaj ste odkrili?

Spremljali smo spremembe v koncentraciji nevrotenzina v amigdali med učenjem z uporabo novega genetsko kodiranega nevrotenzinskega senzorja in ugotovili, da se je koncentracija nevrotenzina v amigdali povečala z nagrado in zmanjšala s kaznijo.

Posledično, če z uporabo CRISPR ali optogenetike umetno manipuliramo koncentracijo nevrotenzina v amigdali, lahko vplivamo na vedenje živali v smeri nagrade ali kazni. Več nevrotenzina v amigdali –> nagrada; manj nevrotenzina v amigdali –> kazen

Avtor fotografije: Andrii Vodolazhskyi/Shutterstock.com

V vaši študiji ste uporabili CRISPR za izolacijo funkcije nevrotransmiterjev, kar je bilo prvič uporabljeno v ta namen. Kako pomembna je bila ta tehnologija za urejanje genov za vaše raziskave in kako stalen napredek znanosti o življenju pomaga pripeljati do novih znanstvenih odkritij na drugih področjih?

Poskusi CRISPR so izredno pomembni v naši študiji, ker nam je ta pristop omogočil selektivno izolacijo nevrotenzinskega signaliziranja, ne da bi vplivali na druge nevrotransmiterje (kot je glutamat), ki se prav tako dostavljajo na nižje cilje skupaj z nevrotenzinom. Na ta način smo lahko prepričani, da so učinki te manipulacije CRISPR specifični za prispevek nevrotenzina, ne pa tudi za druge nevrotransmiterje, ki se sproščajo ob istem času.

Na nekaterih ravneh je napredek v znanostih o življenju omejen z odkritjem novih orodij, ki bi nam omogočila preučevanje bioloških problemov veliko bolj poglobljeno in natančno.

Kako bi lahko vaša raziskava potencialno pomagala tudi pri boljšem razumevanju motenj duševnega zdravja, kot sta anksioznost in PTSM? Bi to lahko vodilo do novih zdravljenj?

Razpoloženje lahko iz dneva v dan niha znotraj določenega razpona. Če pa je nihanje izven tega območja, se šteje za patologijo. Na splošno preveč pozitivne obdelave (nagrajevanja) vodi v zasvojenost, kot sta igranje na srečo ali zasvojenost z drogami, medtem ko preveč negativne obdelave (kazen) vodi v depresijo ali anksioznost.

Ugotovili smo, da lahko spreminjanje sproščanja nevrotenzina v amigdalo povzroči stanja nagrajevanja ali kaznovanja. Omogoča nam, da moduliramo nevrotenzin, da uravnovesimo/kompenziramo neprilagojeno/prekomerno pozitivno ali negativno valenčno obdelavo v bolezenskih stanjih.

Avtor fotografije: Motortion Films/Shutterstock.com

Kakšni so naslednji koraki za vas in vaše raziskave?

Glavni avtor, Hao Li, odpira svoj raziskovalni laboratorij na univerzi Northwestern, kjer bo nadaljeval z raziskovanjem vloge različnih nevropeptidov pri zdravju in boleznih.

Kje lahko bralci najdejo več informacij?

• Tyelab.org
• haolilab.org

O profesorici Kay Tye

Kay Tye je leta 2003 diplomirala iz možganskih in kognitivnih znanosti na MIT in doktorirala na UCSF z disertacijo o tem, kako amigdala doživlja plastičnost za nagrajevanje učenja. Zaključila je svoje podoktorsko usposabljanje pri Karlu Deisserothu na Stanfordu, njeno delo pa se je osredotočilo na ciljanje na specifične projekcije v amigdali za dvosmerni nadzor tesnobe.

Leta 2012 je ustanovila lasten laboratorij na MIT, kjer se je osredotočila na razumevanje mehanizmov nevronskih vezij čustvene valence, kjer je leta 2018 prejela položaj. Leta 2019 je svoj laboratorij preselila z MIT na inštitut Salk in postala Wyliejeva profesorica katedre Laboratorija za sistemsko nevrobiologijo. Leta 2021 je postala raziskovalka na medicinskem inštitutu Howard Hughes.

O dr. Hao Li

Hao se je rodil in odraščal v Pekingu na Kitajskem, nato pa se je po diplomi na univerzi Shandong preselil v ZDA. Doktoriral je. doktoriral nevroznanost na Medicinski univerzi v Južni Karolini in delal v laboratoriju dr. Thomasa Jhouja. Leta 2019 se je Hao pridružil dr. Kay Tye na inštitutu Salk.

Hao je zdaj prihajajoči docent na oddelku za psihiatrijo in vedenjske vede ter oddelku za nevroznanost na univerzi Northwestern.

.