Как так получилось, что звук может вызвать озноб по позвоночнику?? Наблюдая за отдельными клетками мозга мышей, ученые из лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) понимают, как звук может вызвать страх.
Исследователь Бо Ли сосредотачивается на части мозга мыши, называемой миндалевидным телом, где образы, звуки и другие стимулы приобретают положительные или отрицательные ассоциации на основе опыта. Непрерывный процесс обучения и разучивания, который происходит в миндалевидном теле, кажется нарушенным у людей с тревожными расстройствами или большой депрессией. Понимание мозговых клеток или активности нейронов в миндалевидном теле может привести к лучшему лечению.
В октябрьском выпуске Nature Communications Ли и постдокторский исследователь Сиань Чжан описывают глубокие изменения в активности нейронов, когда они приучали животных бояться определенного звука и связывать другой звук с наградой. "Если вы посмотрите на закономерности активности клеток мозга в миндалевидном теле, вы сможете узнать, ожидает ли животное награды или опасается наказания," Ли объясняет.
Ли и Чжан использовали микроскоп с линзой, достаточно малой для имплантации в мозг мыши, чтобы отслеживать активность возбуждения определенных нейронов до, во время и после дрессировки животного. Они научили животных ассоциировать определенные звуки с наградой или наказанием и наблюдали за эволюцией поведения нейронов. В эксперименте один тон ассоциировался с раздражающим порывом воздуха – наказание. Тон награды – освежающая капля воды для питья.
Сначала нейроны, чувствительные к звуку, реагировали на каждый звук случайным срабатыванием. Но когда один тон неоднократно сопровождался порывом воздуха, нейроны срабатывали по очень специфической схеме. Этот паттерн очень напоминал паттерн срабатывания другого типа клеток мозга, который срабатывает, когда мышь действительно испытывает наказание. Точно так же, когда тон неоднократно сочетался с глотком воды, чувствительные к звуку нейроны запускались по схеме, аналогичной активности нейронов, когда мышь получала водное вознаграждение.
По мере того, как модели стрельбы становились более конкретными, животные облизывались в ответ на связанный с наградой тон – ожидая воды. Они моргнули в ответ на звук, связанный с наказанием – предвкушая дуновение воздуха.
Исследователи также поменяли значение каждого тона. Когда "награда" звук неоднократно сопровождался порывами воздуха, нейроны отпускали установленные "награда" режим стрельбы и принял "наказание" шаблон. "Мы думаем, что так звук обретает смысл," Ли говорит.