Noile descoperiri despre creier facilitează înțelegerea tulburărilor comportamentale și neurologice
Când pericolul se apropie, instinctul ne protejează. Acesta ne îndeamnă să fugim dintr-o clădire în flăcări sau să ne apărăm de un atacator înarmat. De asemenea, acesta își ajustează fiziologia corpului pentru a sprijini aceste comportamente.
Supraviețuirea ajută la explicarea acestor reacții. Mecanismele care leagă creierul de corp – „comutatorul” dintre repaus și acțiune – au fost de mult timp învăluite în mister.
O echipă de cercetare de la Rutgers University-New Brunswick crede că ar fi identificat un mecanism cheie, iar descoperirile ar putea oferi indicii importante despre cum diverse afecțiuni neurologice, cum ar fi tulburarea de utilizare a alcoolului și boala Parkinson, ar putea fi diagnosticate și tratate.
Într-un articol publicat în revista Science Advances, Rafiq Huda, profesor asistent în Departamentul de Biologie Celulară și Neuroștiințe din cadrul Rutgers School of Arts and Sciences, împreună cu autorul principal Nithik Chintalacheruvu, un student de licență în laboratorul său la momentul cercetării, raportează despre o serie de studii efectuate pe șoareci care au modelat reacția creierului uman la excitarea autonomică – reacția involuntară a sistemului nervos simpatic la stimuli neutri, stresați, amenințători sau emoționali.
„Ceea ce am descoperit este regiunea din creier care poate controla intensitatea acestor răspunsuri autonome pentru mișcare și stimuli de mediu”, a declarat Huda. „Acesta acționează ca un buton pentru a media cât de puternic reacționează ritmul cardiac și alte măsuri ale tonusului simpatic, cum ar fi diametrul pupilei, în aceste situații.”
Cererea cardiovasculară și metabolică în repaus este extrem de diferită de cea din timpul acțiunii. Pentru a evalua mecanismele care declanșează și reglează răspunsurile autonome, Huda și echipa sa au studiat cum reacționează două regiuni ale creierului – locus coeruleus, un nucleu al trunchiului cerebral care eliberează neurotransmițătorul norepinefrină, și cortexul cingulat anterior, o regiune frontală a creierului responsabilă pentru controlul cognitiv – în timpul mișcărilor și stimulării senzoriale.
Studiile anterioare au identificat locus coeruleus ca un declanșator al excitării autonome. Rolul cortexului cingulat anterior în acest proces a fost mai puțin clar.
Huda și echipa sa au speculat că cortexul cingulat anterior ar putea controla intensitatea răspunsurilor autonome. De exemplu, dacă inima noastră bate mai repede sau palmele ne transpiră atunci când auzim un zgomot brusc, poate că cortexul cingulat anterior este motivul.
Testarea teoriei a necesitat un experiment în mai multe etape. În primul rând, Huda și colegii săi au injectat șoarecii cu un virus. Apoi, au implantat fibre optice foarte mici în creierele animalelor. În unele experimente, când fibrele optice erau activate, ele livrau impulsuri de lumină unei proteine țintă care putea activa sau dezactiva activitatea cerebrală în timp real. În altele, fibrele optice permiteau înregistrarea activității cerebrale asociate cu schimbările autonome.
Apoi, cercetătorii au instalat o cameră video cu software de viziune personalizat pentru a înregistra schimbările în pupilele șoarecelui ca măsură a tonusului simpatic. La fel ca la oameni, modificările minore ale dimensiunii pupilei au loc la șoareci înainte de a începe o mișcare și continuă să se dilate pe măsură ce activitatea se intensifică.
Cu camera îndreptată spre ochi, cercetătorii au activat apoi fibrele optice și au așteptat.
Ceea ce au descoperit a fost o dovadă puternică că aceste două regiuni cerebrale colaborează pentru a declanșa și reglementa un eveniment de excitare, a declarat Huda. Atunci când activitatea din cortexul cingulat anterior a fost oprită, evenimentul de excitare a fost suprimat. Când activitatea din această regiune a accelerat, dilatarea pupilei „a crescut dramatic”, a spus Huda. Șoarecii au fost chiar provocați să înceapă să se miște.
Conectarea rezultatelor la mișcare și condiții comportamentale induse de stres va necesita mai multe cercetări, a spus Huda, dar dovezile sugerează că direcția este corectă.
Considerați boala Parkinson.
„Unul dintre principalele simptome ale bolii este incapacitatea de a începe să te miști”, a declarat Huda. „Dacă există o disfuncție în procesele care leagă intenția de a te mișca de pregătirea corpului pentru a efectua acele mișcări, ar putea ajuta să explice cele mai debilitante simptome ale bolii.”
Cercetările viitoare vor testa dacă schimbările în reglementarea autonomică de către cortexul cingulat anterior ar putea fi ceea ce determină provocările de mobilitate în boala Parkinson.
De asemenea, descoperirile ar putea avea implicații pentru tulburarea de utilizare a alcoolului, a adăugat Huda, un subiect pe care el și echipa sa îl explorează cu un grant de la National Institutes of Health. Deoarece consumul de alcool este adesea legat de stres și de un ton simpatic de bază ridicat, Huda caută să vadă dacă butonul de răspuns – cortexul cingulat anterior – ar putea fi reglat pentru a controla poftele sau a reduce dependența.
Acestea sunt zilele timpurii pentru această cercetare, dar implicațiile pentru modularea răspunsurilor fiziologice negative la stresorii externi sunt profunde, a declarat Huda.
„Credem că descoperirile noastre vor fi transformatoare, nu doar pentru cercetătorii care lucrează la excitare și cortexul prefrontal, ci în general pentru oamenii de știință interesați de procesarea informațiilor corticale și interacțiunile cortical-subcorticale atât în sănătate, cât și în boală”, a spus el.
