Cómo el cerebro recopila señales de amenazas y las convierte en miedo

Cómo el cerebro recopila señales de amenazas y las convierte en miedo

Los hallazgos podrían conducir a tratamientos para los trastornos relacionados con el miedo

LA JOLLA—Los científicos de Salk han descubierto una vía molecular que destila imágenes, sonidos y olores amenazantes en un solo mensaje: tenga miedo. Una molécula llamada CGRP permite que las neuronas en dos áreas separadas del cerebro agrupen señales sensoriales amenazantes en una señal unificada, la etiqueten como negativa y la transmitan a la amígdala, que traduce la señal en miedo.

La investigación, publicada en Cell Reports el 16 de agosto de 2022, puede dar lugar a nuevas terapias para los trastornos relacionados con el miedo, como el trastorno de estrés postraumático (TEPT) o los trastornos de hipersensibilidad, como el autismo, las migrañas y la fibromialgia.

"La vía cerebral que descubrimos funciona como un sistema de alarma central", dice el autor principal cantado han, profesor asistente en los Laboratorios de Biología de Péptidos de la Fundación Clayton de Salk. “Nos emocionó descubrir que las neuronas CGRP se activan mediante señales sensoriales negativas de los cinco sentidos: vista, oído, gusto, olfato y tacto. La identificación de nuevas vías de amenazas proporciona información sobre el tratamiento de los trastornos relacionados con el miedo”.

La mayoría de las amenazas externas implican señales multisensoriales, como el calor, el humo y el olor de un incendio forestal. Investigaciones anteriores mostraron que diferentes vías transmiten de forma independiente señales de amenazas de sonido, vista y tacto a múltiples áreas del cerebro. Un solo camino que integre todas estas señales sería beneficioso para la supervivencia, pero nadie había encontrado ese camino.

Investigaciones anteriores también mostraron que la amígdala, que inicia respuestas conductuales y forma recuerdos de miedo a los estímulos ambientales y emocionales, recibe una gran cantidad de información de las regiones del cerebro que están cargadas con un químico asociado con la aversión, el neuropéptido CGRP (péptido relacionado con el gen de la calcitonina).

"Con base en estos dos grupos de investigación, propusimos que las neuronas CGRP, que se encuentran especialmente en las subregiones del tálamo y el tronco encefálico, transmiten información de amenazas multisensoriales a la amígdala", dice el coautor principal Shijia Liu, estudiante graduado en el laboratorio Han. . "Estos circuitos pueden generar respuestas de comportamiento apropiadas y ayudar a formar recuerdos aversivos de señales de amenazas".

El equipo realizó varios experimentos para probar sus hipótesis. Registraron la actividad de las neuronas CGRP utilizando imágenes de calcio de una sola célula mientras presentaban a los ratones señales de amenazas multisensoriales, lo que permitió a los investigadores identificar qué modalidad sensorial involucraba qué conjuntos de neuronas. Determinaron el camino que tomaron las señales después de dejar el tálamo y el tronco encefálico utilizando proteínas fluorescentes de diferentes colores. Y realizaron pruebas de comportamiento para medir la memoria y el miedo.

En conjunto, sus hallazgos muestran que dos poblaciones distintas de neuronas CGRP, una en el tálamo y otra en el tronco encefálico, se proyectan a áreas no superpuestas de la amígdala, formando dos circuitos distintos. Ambas poblaciones codifican imágenes, sonidos, olores, sabores y tactos amenazantes comunicándose con redes cerebrales locales. Finalmente, descubrieron que ambos circuitos son necesarios para formar recuerdos aversivos, del tipo que te dice: "Aléjate".

“Si bien se usaron ratones en este estudio, las mismas regiones del cerebro también expresan abundantemente CGRP en humanos”, dice Han, titular de la Cátedra de Desarrollo de Pioneer Fund. "Esto sugiere que los circuitos informados aquí también pueden estar involucrados en trastornos psiquiátricos relacionados con la percepción de amenazas".

Los autores esperan examinar cómo la señalización de CGRP en estos circuitos media los trastornos que involucran anomalías en el procesamiento de estímulos multisensoriales, como migrañas, trastorno de estrés postraumático y trastorno del espectro autista.

"Aún no lo hemos probado, pero las migrañas también podrían activar estas neuronas CGRP en el tálamo y el tronco encefálico", dice el coautor principal Sukjae Joshua Kang, becario postdoctoral en el laboratorio Han. "Los medicamentos que bloquean el CGRP se han usado para tratar las migrañas, así que espero que nuestro estudio pueda ser un ancla para usar este tipo de medicamento para aliviar los recuerdos de amenazas en el TEPT o la hipersensibilidad sensorial en el autismo también".

Otros autores incluyeron a Mao Ye, Dong-Il Kim, Gerald M. Pao y Kuo-Fen Lee de Salk; Bryan A. Copits de la Universidad de Washington en St. Louis; Benjamin Z. Roberts de UC San Diego; y Michael R. Bruchas de la Universidad de Washington.

El trabajo fue apoyado en parte por el Instituto Nacional de Salud Mental (1R01MH116203; 1R01MH111520; R01MH112355), la Iniciativa de Investigación del Autismo de la Fundación Simons (premio Puente a la Independencia SFARI #388708), el Premio Especial Salk Women & Science, la Fundación Mary K. Chapman y Fundación Jesse y Caryl Philips.

DOI: 10.1016 / j.celrep.2022.111222