脳はどのようにして脅威の合図を集め、それを恐怖に変えるのか

脳はどのようにして脅威の合図を集め、それを恐怖に変えるのか

研究結果は恐怖関連障害の治療につながる可能性がある

【ラホヤ】ソークの科学者らは、脅威となる光景、音、匂いを「恐れなさい」という単一のメッセージにまとめる分子経路を発見した。 CGRPと呼ばれる分子は、脳のXNUMXつの別々の領域にあるニューロンが脅威となる感覚信号を統合信号に束ね、それをネガティブとしてタグ付けして扁桃体に伝え、信号を恐怖に変換することを可能にします。

この研究は、 セルレポート 16年2022月XNUMX日に発表されたこの研究は、心的外傷後ストレス障害（PTSD）などの恐怖関連障害や、自閉症、片頭痛、線維筋痛症などの過敏症障害に対する新たな治療法につながる可能性がある。

「私たちが発見した脳経路は、中央警報システムのように機能します」と上級著者は語る ソンハン、ソークのクレイトン財団ペプチド生物学研究所の助教授。 「私たちは、CGRP ニューロンが視覚、聴覚、味覚、嗅覚、触覚などの五感すべてからの負の感覚信号によって活性化されることを発見して興奮しました。 新しい脅威経路を特定することで、恐怖関連障害の治療に関する洞察が得られます。」

ほとんどの外部脅威には、山火事の熱、煙、匂いなど、多感覚の合図が関係します。 以前の研究では、異なる経路が音、視覚、触覚の脅威の合図を複数の脳領域に独立して中継することが示されています。 これらすべての手がかりを統合する単一の経路があれば、生存には有益ですが、そのような経路を発見した人は誰もいませんでした。

以前の研究では、環境や感情の刺激に対して行動反応を開始し、恐怖記憶を形成する扁桃体が、嫌悪感に関連する化学物質である神経ペプチドCGRP（カルシトニン遺伝子関連ペプチド）を多く含む脳領域から大量の入力を受け取ることも示されている。

「これら XNUMX つの研究プールに基づいて、特に視床と脳幹のサブ領域で見つかった CGRP ニューロンが、多感覚の脅威情報を扁桃体に伝達していると提案しました」と、共同筆頭著者でハン研究室の大学院生である Shijia Liu 氏は述べています。 。 「これらの回路は、適切な行動反応を生成し、脅威の合図に対する嫌悪記憶の形成を助ける可能性があります。」

チームは仮説を検証するためにいくつかの実験を実施しました。 彼らは、マウスに多感覚の脅威の合図を提示しながら、単細胞カルシウムイメージングを使用して CGRP ニューロンの活動を記録し、どの感覚モダリティがどのニューロンのセットに関与しているかを正確に特定できるようにしました。 彼らは、異なる色の蛍光タンパク質を使用して、信号が視床と脳幹を出た後にたどる経路を決定した。 そして、記憶と恐怖を測定するために行動テストを実施しました。

総合すると、彼らの発見は、CGRP ニューロンの XNUMX つの異なる集団 (XNUMX つは視床、もう XNUMX つは脳幹) が扁桃体の重複しない領域に投射し、XNUMX つの異なる回路を形成していることを示しています。 どちらの個体群も、ローカルの脳ネットワークと通信することで、脅威となる光景、音、匂い、味、触覚をコード化しています。 最終的に、彼らは両方の回路が嫌悪感のある記憶、つまり「近づかないでください」という種類の記憶を形成するのに必要であることを発見しました。

「この研究ではマウスが使用されましたが、ヒトでも同じ脳領域で CGRP が豊富に発現しています」とパイオニア基金開発委員長のハン氏は言います。 「これは、ここで報告されている回路が脅威の知覚に関連する精神障害にも関与している可能性を示唆しています。」

著者らは、これらの回路におけるCGRPシグナル伝達が、片頭痛、PTSD、自閉症スペクトラム障害などの多感覚刺激処理異常を伴う疾患をどのように媒介するのかを調べたいと考えている。

「私たちはまだテストしていませんが、偏頭痛によって視床や脳幹の CGRP ニューロンが活性化される可能性もあります」と、共同筆頭著者の Sukjae Joshua Kang 氏（ハン研究室の博士研究員）は述べています。 「CGRPをブロックする薬は片頭痛の治療に使用されているので、私たちの研究がPTSDの脅威記憶や自閉症の感覚過敏を軽減するのにこの種の薬を使用するためのアンカーになることを願っています。」

他の著者には、Mao Ye、Dong-Il Kim、Gerald M. Pao、およびソークの Kuo-Fen Lee が含まれます。 セントルイスのワシントン大学のブライアン・A・コピッツ氏。 カリフォルニア大学サンディエゴ校のベンジャミン・Z・ロバーツ氏。 とワシントン大学のマイケル・R・ブルカス氏。

この研究は、国立精神衛生研究所 (1R01MH116203; 1R01MH111520; R01MH112355)、サイモンズ財団自閉症研究イニシアチブ (独立への橋賞 SFARI #388708)、ソーク女性 & 科学特別賞、メアリー K. チャップマン財団、およびジェシー＆キャリル・フィリップス財団。

DOI： 10.1016 / j.celrep.2022.111222