Гіпокамп: регуляція емоційних та когнітивних процесів
Сучасні дані нейрофізіологічних досліджень свідчать про те, що різні ділянки гіпокампа диференційовано контролюють емоційні та когнітивні процеси. Зокрема, відомо, що дорсальні ділянки кодують просторову, часову та контекстну інформацію, в той час як вентральні ділянки регулюють процеси стресової відповіді, поведінкові реакції, зумовлені тривожними станом, та емоційні процеси. Незважаючи на те що попередніми дослідженнями доведено можливість оптичних маніпуляцій клітинами дорсального гіпокампа з метою зміни поведінкової експресії позитивних та негативних спогадів, залишалося невідомим, чи можуть зміни клітинної активності вентрального гіпокампа зумовлювати відповідні поведінкові прояви. Вивчення діапазону, в межах якого різні спогади, кодовані структурами гіпокампа, за поздовжньою віссю модулюють поведінку, мало би поглибити розуміння пов’язаних зі стресом психічних розладів, які, як відомо, характеризуються змінами емоційних процесів, пам’яті та мислення.
У новій роботі вчених Бостонського університету (Boston University), США, вивчено можливості стимуляції клітин дорсовентральної вісі гіпокампа з метою термінової, довготривалої та диференційованої модуляції поведінкових проявів залежно від ситуаційного контексту. Стаття за матеріалами роботи опублікована у виданні «Current Biology» 23 травня 2019 р.
Структури гіпокампа відповідають за збереження сенсорної та емоційної інформації, яка становить основу спогадів — як позитивних, так і негативних. Не існує двох гомологічних спогадів, при цьому кожен зі спогадів кодується унікальною комбінацією міжклітинних взаємодій, що містять всю інформацію про довкілля, а також емоційну інформацію, пов’язану з цією пам’яттю. Таким чином, безліч різноманітних локусів гіпокампа функціонують злагоджено, активуючи відповідні елементи спогадів. У новому дослідженні вченим вдалося продемонструвати, наскільки пластичною є пам’ять за умов стимуляції тих чи інших ділянок зазначеаної підкіркової структури мозку. На думку авторів, цей підхід розкриває можливості для майбутньої персоналізованої терапії пацієнтів із тривожними розладами.
Оптогенетика в експериментальному дослідженні
У ході експериментального дослідження на лабораторних тваринах простежено, що гостра реактивація як дорсальних, так і вентральних гіпокампальних клітин, які раніше були активні у формуванні пам’яті, призводила до блокування поведінкових реакцій, проявів уникання чи, навпаки, надання переваги певному місцю. Зокрема, попередньо застосовуючи можливості оптогенетики, вченим вдалось ідентифікувати клітини гіпокампа гризунів, які активуються при формуванні нових спогадів про отриманий позитивний, нейтральний чи негативний досвід. У подальшому, візуально спостерігаючи за підсвіткою клітин, які активувались у процесі формування спогадів, дослідники мали змогу штучно викликати ці специфічні спогади, використовуючи лазерний промінь для активації окремих клітин пам’яті. Так, штучно активуючи клітини вентральної ділянки гіпокампа, дослідники спостерігали виснажливу активацію негативних спогадів, натомість, стимуляція дорсальних ділянок сприяла деактивації спогадів, пов’язаних із неприємними афективними реакціями.
Крім того, довготривала стимуляція дорсальних чи вентральних ділянок гіпокампа сприяла контекстнозалежному зменшенню чи посиленню реакції страху, відповідно, демонструючи різноспрямовану та контекстно-специфічну модуляцію спогадів за поздовжньою віссю гіпокампа. Пригнічення спогадів про реакції страху характеризувалося зниженням активності клітин гіпокампа у період відновлення, натомість посилення їх супроводжувалося підвищенням активності базолатеральних ділянок мигдалини. Загалом автори роботи дійшли висновку про те, що дискретні набори гіпокампальних клітин забезпечують функціонування ключових мереж, достатніх для різноспрямованого перепрограмування як нейрональної, так і поведінкової експресії спогадів.
Висновки та коментарі
Отже, проведене дослідження демонструвало протилежність ролей дорсальної та вентральної ділянок гіпокампа. Так, активація дорсальних структур, імовірно, може розглядатися як ефективна експозиційна терапія, усуваючи травматичні спогади про перенесений афект. При цьому ж активація вентральних ділянок гіпокампа може викликати тривале переживання страху та пов’язані з тривожністю поведінкові зміни, опосередковано вказуючи на те, що виснажливі емоційні спогади можуть бути реалізацією надмірної активації вентральних локусів гіпокампа.
На думку авторів роботи, пригнічення гіперактивності зазначених ділянок гіпокампа потенційно може розглядатися у спектрі терапевтичних методик при лікуванні пацієнтів з посттравматичними стресовими і тривожними розладами. Також подібні знання розширюють можливості тренування когнітивних навичок. Крім того, здатність активувати специфічні спогади та певні ділянки мозку, що відповідають за їх формування, дозволяє точно ідентифікувати негативні наслідки перестимуляції тих чи інших локусів контролю.
- Boston University (2019) How to enhance or suppress memories: Stimulating different parts of the brain can dial up or down a specific memory’s emotional oomph, study shows. ScienceDaily, May 23.
- Chen B.K., Murawski N.J., Cincotta C. et al. (2019) Artificially enhancing and suppressing hippocampus-mediated memories. Curr. Biol., May 23. DOI: 10.1016/j.cub.2019.04.065.
Наталія Савельєва-Кулик
