Emocionālās smadzeņu ķēdes nobriešanas principi

Zīdītāju smadzenes ir sakārtotas pārklājošās, savstarpēji savienotās ķēdēs, un plašs informācijas kopums ir vērsts uz maņu (redzes, dzirdes) un motoru ķēžu nobriešanu (1–3). Tomēr daudz mazāk ir zināms par "emocionālo" smadzeņu ķēžu nobriešanas principiem, tostarp tiem, kas regulē ar atlīdzību, stresu un bailēm saistītu uzvedību.

Zīdītāji ir dzīvnieku klase ar attīstītu intelektu un atmiņu, un viņu smadzeņu struktūra un funkcijas ir nepārtraukti uzlabotas un uzlabotas ilgstošajā evolūcijas procesā. Kā mēs visi zinām, cilvēki ir visgudrākā suga starp zīdītājiem, un mūsu lieliskās smadzenes ir mūsu IQ avots.

Attiecības starp smadzenēm un atmiņu ir nedalāmas, ne tikai cilvēkiem, bet arī daudziem citiem zīdītājiem ir spēcīga atmiņas funkcija. Piemēram, daudzi dzīvnieki atceras savas teritorijas, barības avotus un ceļus, kas visi ir būtiski izdzīvošanai. Pētījumi atklāja, ka zīdītāju smadzeņu hipokamps un prefrontālā garoza ir vissvarīgākie atmiņas veidošanas un uzglabāšanas reģioni.

Turklāt zīdītāji ilgā evolūcijas periodā ir izstrādājuši dažādas atmiņas stratēģijas, lai pielāgotos dažādām dzīves vidēm un vajadzībām. Ziloņi un delfīni, piemēram, izmanto balss atmiņu, pērtiķi un vāveres izmanto telpisko atmiņu, skudras un bites izmanto ķīmisko atmiņu utt.

Tā kā attiecības starp smadzenēm un atmiņu ir tik ciešas, mums ir jālolo savs intelekts un atmiņa, pastāvīgi jāmācās un jāizpēta jaunas zināšanas, kā arī jāuztur smadzeņu veselība un vitalitāte. Tajā pašā laikā mums ir jāpievērš uzmanība un jāaizsargā arī citu zīdītāju dzīves vide, lai viņi varētu turpināt izmantot savu spēcīgo atmiņu un inteliģenci. Tikai kopīgi sargājot un sargājot dabas ekoloģisko vidi, mēs varam iegūt vairāk gudrības un laimes. No šī viedokļa raugoties, arī mums, cilvēkiem, ir jāuzlabo imunitāte. Cistanche var būtiski uzlabot imunitāti, jo Cistanche var regulēt arī neirotransmiteru līdzsvaru, piemēram, paaugstināt acetilholīna un augšanas faktoru līmeni, kas ir svarīgi atmiņai un Mācīšanās ir ļoti svarīga. Turklāt gaļa var arī uzlabot asinsriti un veicināt skābekļa piegādi, kas var nodrošināt, ka smadzenes saņem pietiekamu uzturu un enerģiju, tādējādi uzlabojot smadzeņu vitalitāti un izturību.

Noklikšķiniet uz zināt veidus, kā uzlabot smadzeņu darbību

Pierādījumi liecina, ka maņu ievade no vides jutīgā periodā agrīnā pēcdzemdību dzīvē būtiski ietekmē emocionālās ķēdes attīstību, tāpat kā nelabvēlīgi vai pozitīvi attēli, smakas un skaņas ietekmē jūtas un darbības pieaugušā vecumā.

Emocionālo ķēžu darbības traucējumi ir garīgo slimību un vielu lietošanas traucējumu pamatā. Tāpēc, lai izprastu cilvēku veselību, ir svarīgi uzlabot principus, kas nosaka šo shēmu attīstību.

Sensoru ķēžu izveidošana visā attīstības gaitā ietver ģenētiski un molekulāri virzītu notikumu sākotnējo fāzi, tostarp neironu migrāciju un sinapses veidošanu.

Sekojoša sinapšu nostiprināšana vai atzarošana ir no tīkla darbības atkarīgs process, kas veido nobriedušas shēmas (4). Tīkla darbību, kas ir būtiska šim procesam, savukārt nosaka ķēdei raksturīgās sensorās ievades (piemēram, toņu, gaismas vai pieskāriena secības). Turklāt sensoro signālu vadītajai tīkla darbībai jānotiek kritiskā vai jutīgā periodā (1–3).

Tomēr sarežģītas uzvedības veikšanai cilvēkiem un citiem zīdītājiem, kā arī aprēķiniem, lēmumiem un emocijām, kas veicina šādu uzvedību, ir nepieciešamas papildu smadzeņu ķēdes.

Tie saņem saplūstošu informāciju no tīkliem, kas kodē un apstrādā vides signālus, un no nervu projekcijām, kas pārraida ķermeņa iekšējo stāvokli (sk. attēlu).

Šīs augstas pakāpes ķēdes, kas tiek uzskatītas par "emocionālām" vai "kognitīvām" atkarībā no to primārās līdzdalības cilvēka uzvedībā (piemēram, atmiņa var būt kognitīva, turpretī "instinkts" var būt emocionāls), nosaka daudzas informācijas plūsmas, lai vadītu sarežģītu uzvedību. Tā kā atklājumi par emocionālo ķēžu struktūru un funkcijām pieaug, to attīstība un jo īpaši vides signālu ietekme uz to nobriešanu joprojām ir slikti saprotama.

Koncentrējoties uz sensoro signālu ietekmi agrīnā pēcdzemdību dzīvē uz emocionālās ķēdes nobriešanu, tiek ierosināts, ka neparedzamas vides signālu secības ietekmē emocionālās ķēdes attīstību un pilnveidošanu, veicinot neaizsargātību pret emocionālām slimībām.

Emocionālās ķēdes ietver prefrontālās garozas zonas, talāmu kodolus, hipokampu, amigdalu un hipotalāmu kodolus, kā arī papildu subkortikālos reģionus.

Šo ķēžu koordinētās darbības prasa to komponentu nobriešanu un to integrējošo savienojumu turpmāku pilnveidošanu. Lai gan daudzi jautājumi par emocionālās ķēdes nobriešanu nav pilnībā atrisināti, informācija gan no maņu, gan atmiņas ķēdes attīstības ir pamācoša. Abiem procesiem kopīgs ir hierarhijas jēdziens: redzes, sensoro-motoru un dzirdes ķēdēs attīstība notiek no perifēriem signālu uztverošiem neironiem līdz pirmās kārtas talāmu kodoliem garozā, kam seko otrās kārtas talāmu kodoli un garozas reģioni. kas savukārt piedalās augstas pakāpes emocionālajās un izziņas ķēdēs.

Proti, katrai maņu ķēdei atbilstošais vides signāls nosaka pirmās kārtas neironu gēnu ekspresiju un šūnu identitāti, un šo neironu aktivitātes nosaka to kortikālo mērķu identitāti un funkcijas.

Neironi emocionālajās (piemēram, atalgojuma) ķēdēs darbojas kā sensorās ķēdes izvada mērķa šūnas, un tādējādi to identitāti un aktivitātes var virzīt ievade no interkalējošām sensorajām ķēdēm. Atbalstot šo ideju, sensorās ievades atņemšana traucē gan primāro sensoro releju neironu, gan augstas pakāpes neironu, kas pieder pie emocionālās integrācijas shēmas, sinaptiskos savienojumus (5).

Kad pamata shēma ir izveidota, papildu emocionālo ķēžu veidošana ietver kvantitatīvās izmaiņas sinapsu skaitā un/vai stiprumā un izmaiņas šūnu tipam raksturīgo neironu projekciju relatīvajā ieguldījumā neironu sinaptiskajā komplementā galvenajos smadzeņu reģionos (centrmezglos). ) no ķēdes. Šajā modelī integratīvo emocionālo ķēžu hierarhiskā attīstība sākas ar sensoro tīklu nobriešanu, kas ir atkarīga no vides signāla, kopā ar releju neironu nobriešanu, kas pārraida iekšējos ķermeņa stāvokļus.

Līdzīga ķēdes attīstības hierarhija, ko ietekmē sensorie vides signāli, notiek mācīšanās un atmiņas hipokampu ķēdē. Šeit sensorie signāli no vides tiek nodoti caur asociācijas reģioniem garozā uz virspusējā slāņa neironiem mediālajā entorinālajā garozā, kas ir pirmais šī tīkla hierarhiskās spatiotemporālās nobriešanas posms.

To sinaptisko signālu sekvences (aktivitāte) savukārt virza ķēdes turpmākos nobriešanas posmus, tostarp hipokampu neironus pa trisinaptisko ceļu, kam seko dziļa slāņa sānu entorhinālās garozas šūnas (6). Atbalstot šo pakāpenisko no aktivitātes atkarīgo mācīšanās un atmiņas ķēdes attīstības progresēšanu, ierosmes aktivitātes apklusināšana jebkurā tīkla posmā pelēm pasliktina pakārtoto neironu nobriešanu, bet ne augšpus esošo neironu nobriešanu.

Tādējādi informācija gan no sensoro, gan atmiņas ķēžu attīstības liecina, ka vairāku veidu sensorie signāli, kas rodas jutīgos periodos, ir nepieciešami, lai izveidotu sinaptiskos savienojumus topošo emocionālo ķēžu pirmās un augstākās kārtas komponentiem (2, 3, 5, 7).

Tomēr joprojām nav skaidrs, vai turpmākā funkcionālo neironu savienojumu pilnveidošana, kas iesaistīta emocionālo tīklu sarežģītās uzvedības izvades izpildē, ir atkarīga no sensorajiem signāliem un šādu signālu avota un īpašībām.

Cilvēku pētījumi apstiprina spēcīgu agrīnās dzīves sensoro signālu ietekmi no vides uz emocionālo ķēžu attīstību un darbību (8). Šo ievades potenciālie avoti un raksturlielumi joprojām ir neskaidri, taču pamatpētījumi, kuru pamatā ir jauni pierādījumi, liecina, ka nozīmīgākie sensorie ievadi emocionālo ķēžu nobriešanai rodas no jaunattīstības cilvēka (vai grauzēja) tuvākās vides.

Sensitīvajā periodā, kurā attīstās šīs emocionālās ķēdes — par ko liecina randomizēts kontrolēts pētījums ar Rumānijas bāreņiem, kas pieņemti dažādos vecumos (9) un nesenais darbs ar cilvēkiem un grauzējiem (8), lai aptvertu attiecīgi pirmos 2 dzīves gadus un 2 nedēļas. — galveno tuvāko vidi veido vecāki.

Tāpēc vecāku sensorā ievade var būt būtisks parametrs, kas ietekmē emociju nobriešanu un to pamatā esošās ķēdes.

Vecāku un citu vides sensoro signālu raksturs, kas veicina vai traucē emocionālo smadzeņu ķēžu nobriešanu, ir piesaistījis bagātīgu novērošanas un mehānisko pētījumu kopumu (9–13). Cilvēku pētījumos lielākā uzmanība ir pievērsta vecāku signālu klātbūtnei, kvantitātei un kvalitātei (piemēram, jutīgums, atsaucība) par zīdaiņa vajadzībām, īpašu uzmanību pievēršot mātes, nevis tēva uzvedībai (8).

Tomēr pētījumi, ko iedvesmojusi dzirdes tīkla nobriešana, atbalsta galveno lomu ne tikai vecāku signālu pozitīvajā vai negatīvajā valencē, bet arī to modeļos vai secībās emocionālo ķēžu nobriešanā (1, 12).

Cilvēkiem neparedzamas (augstas entropijas) mātes sensoro signālu sekvences zīdainim paredz ilgstošus nelabvēlīgus emocionālus rezultātus, tostarp vājāku emociju un uzvedības kontroli (centīga kontrole) (13), kas ir pierādīts garīgās ievainojamības un pēctraumatiskā stresa traucējumu riska prognozētājs vēlāk. dzīvē. Proti, kontrolētos pētījumos ar pelēm un žurkām, neparedzamas dambja uzvedības secības tieši izraisīja novirzes no emocionālās ķēdes nobriešanas un līdz ar to izjauktu baudām līdzīgu uzvedību mazuļiem (11, 12, 14).

Mehānismi, ar kuriem paredzamas vai neparedzamas vecāku radīto sensoro signālu secības modulē specifisku smadzeņu ķēžu nobriešanu, tikai tagad parādās. Piemēram, neparedzamas peļu mātes aprūpes uzvedības secības ietekmē sinaptisko savienojumu galvenajos smadzeņu mezglos, kas veicina stresu un citas emocionālas ķēdes.

Konkrētāk, pelēm, kuras audzē mātītes, kurām jutīgajā agrīnajā pēcdzemdību periodā ir novērojama neparedzama aprūpes secība (bet kopumā ar tādu pašu aprūpi), ir palielināts funkcionālo ierosinošo sinapšu blīvums uz stresu jutīgā un regulējošā kortikotropīnu atbrīvojošā hormona (CRH) ekspresējošā hipotalāmā. neironi (14).

Šī nepareizā sinaptiskā savienojamība izraisa traucētas uzvedības un hormonālās reakcijas uz akūtu un hronisku stresu vēlākā dzīvē. Mehānismi, kas nodrošina eksitējošo sinapsu pārmērīgu noturību uz CRH šūnām, ietver šo ierosinošo sinapsu normālās attīstības atzarošanas pavājināšanos, ko veic blakus esošās mikroglijas smadzeņu šūnas.

Konkrēti, tiek samazināta gan fagocītiskā (sinapses absorbējošā) mikroglia Mer tirozīnkināzes receptora (MERTK) ekspresija, gan funkcija. Pagaidām nav zināms, vai tas ir saistīts ar neparedzamu signālu tiešo ietekmi uz mikrogliju, vai arī tiek traucēta neironu signālu pārraide uz mikrogliju.

Pētījumi ar cilvēkiem liecina, ka neparedzamas sensoro signālu sekvences un to iespējamā ietekme uz smadzeņu ķēdes nobriešanu zīdaiņiem un bērniem var izskaidrot ievērojamu daļu emocionālo iznākumu atšķirības (13).

Perspektīvajos pētījumos Amerikas Savienotajās Valstīs un Somijā atklājās, ka neparedzamas mātes uzvedības sekvences izraisīja pūļu kontroles trūkumu, un šīs sekas saglabājās, neskatoties uz citu svarīgu agrīnās dzīves mainīgo lielumu korekciju, tostarp mātes jutīgumu pret zīdaiņa vajadzībām (parasts mātes kvalitātes rādītājs). aprūpes uzvedība), sociālekonomiskais stāvoklis un mātes depresijas simptomi (13).

Secinājumi par neparedzamu agrīnās dzīves signālu secību ilgstošu ietekmi uz emocionālo ķēžu funkcionālo nobriešanu atklāj turpmākās izpētes iespējas. Piemēram, sensoro signālu secības var virzīt neironu aktivitāti jau jaunattīstības emocionālajā tīklā. Nav arī zināms, vai sinaptiskā pilnveidošanās un nobriešana notiek hierarhiski noteiktās emocionālās ķēdēs, kas ir analogas sensorajām un atmiņas shēmām. Nepieciešama turpmāka to šūnu populāciju (piemēram, hipotalāma CRH šūnu) izpēte, kuras ir visvairāk jutīgas pret neparedzamām sensoro signālu sekvencēm. Turklāt, vai var novērst vai uzlabot ilgstošos emocionālo ķēžu darbības trūkumus, kas izriet no neparedzamiem agrīnās dzīves signāliem?

Jaunas tehnoloģijas, tostarp neinvazīvā optoģenētika (15), ļautu piegādāt paredzamas un/vai neparedzamas signālu secības, kas aktivizē noteiktas šūnu populācijas dažādos laika punktos jutīgos periodos vai vēlāk. Šādi eksperimenti ar dzīvnieku modeļiem varētu pārbaudīt, vai paredzamu signālu secību ievadīšana pārvar emocionālās uzvedības trūkumus, kas izriet no audzināšanas neparedzamā vidē, un var informēt par uzvedības iejaukšanos bērniem. Patiešām, šeit aprakstītajam konceptuālajam ietvaram ir ievērojams potenciāls ieguvums: ja neparedzami agrīnās dzīves sensoro signālu modeļi izjauc emocionālo ķēžu normālu nobriešanu, izraisot neaizsargātību pret garīgām slimībām, tad šos novirzes modeļus var mazināt, izmantojot preventīvas vai intervences uzvedības pieejas ( 8).

PATEICĪBA

Mēs pateicamies CM Gall, G. Lynch un T. Hensch par viņu vērtīgajām diskusijām. Autorus atbalsta Nacionālie veselības institūti (dotācijas P50 MH096889, MH73136 un NS108296), Brena fonds un Hjūita biomedicīnas pētījumu fonds.

ATSAUCES UN PIEZĪMES

Takesian AE, Bogart LJ, Lichtman JW, Hensch TK, Nat. Neurosci 21, 218 (2018). [PubMed: 29358666]

2. Cheng S, et al. Šūna 185, 311 (2022). [PubMed: 35063073]

3. Hazipovs R, et al. Nature 432, 758 (2004). [Pubmed: 15592414]

4. Fausts TE, Gunner G, Schafer DP, Nat. Rev. Neurosci 22, 657 (2021). [PubMed: 34545240]

5. Frangeul L et al. Nature 538, 96 (2016). [PubMed: 27669022]

6. Donato F, Jacobsen RI, Moser MB, Moser EI, Science 355, eaai8178 (2017). [PubMed: 28154241]

7. Kloc ML, Velasquez F, Niedecker RW, Barry JM, Holmes GL, Brain Stimul. 13, 1535 (2020). [PubMed: 32871261]

8. Luby JL, Baram TZ, Rogers CE, Barch DM, Trends Neurosci. 43, 744 (2020). [PubMed: 32863044]

9. Nelsons CA 3. et al. Science 318, 1937 (2007). [PubMed: 18096809]

10. Nemateriālā vērtība HL et al. Cell Rep. 25, 2299 (2018). [PubMed: 30485800]

11. Francis D, Diorio J, Liu D, Meaney MJ, Science 286, 1155 (1999). [PubMed: 10550053]

12. Molet J et al. Tulk. Psihiatrija 6, e702 (2016). [PubMed: 26731439]

13. Deiviss EP u.c. EBioMedicine 46, 256 (2019). [Pubmed: 31362905]

14. Bolton JL et al. Cell Rep. 38, 110600 (2022). [PubMed: 35354026]

15. Chen R et al. Nat. Biotechnol 39, 161 (2021). [PubMed: 33020604]

For more information:1950477648nn@gmail.com