Imaginează-ți o celulă în formă de stea în creier, care se întinde cu extensii lungi și subțiri pentru a înconjura neuronii din apropiere. Această celulă se numește astrocit. Ani de zile, oamenii de știință au crezut că astrocitele acționează în principal ca îngrijitori, ajutând la menținerea neuronilor împreună și la menținerea funcționării fără probleme a circuitelor creierului.
Cercetări noi contestă acum această idee. Aceste "celule de suport" larg răspândite par a fi la fel de importante ca neuronii atunci când vine vorba de formarea și controlul amintirilor de frică.
"Astrocitele sunt împletite printre neuroni în creier și părea puțin probabil că ar fi acolo doar pentru menaj. Am vrut să înțelegem ce fac de fapt - și cum modelează activitatea neuronală în acest proces", a spus Lindsay Halladay, profesor asistent la Departamentul de Neuroștiințe al Universității din Arizona și unul dintre autorii seniori ai studiului.
Echipa lui Halladay a lucrat cu oameni de știință de la National Institutes of Health la acest proiect multi-instituțional, condus de Andrew Holmes și Olena Bukalo de la Laboratorul de Neuroștiințe Comportamentale și Genomice.
Astrocitele ajută creierul să învețe și să renunțe la frică
Studiul, publicat în Nature, s-a concentrat pe amigdală, o regiune cheie implicată în procesarea fricii. Cercetătorii au descoperit că astrocitele din această zonă joacă un rol direct în modul în care creierul învață de ce să se teamă, recuperează acele amintiri și, important, învață când acele temeri nu mai sunt relevante.
"Pentru prima dată, am descoperit că astrocitele codifică și mențin semnalizarea neuronală a fricii", a spus Halladay.
Această descoperire contestă punctele de vedere de lungă durată care plasează neuronii în centrul procesării fricii și sugerează noi modalități de abordare a unor afecțiuni precum tulburarea de stres post-traumatic.
Urmărind formarea fricii în timp real
Pentru a explora modul în care se dezvoltă amintirile de frică, echipa a folosit un model de șoarece și a urmărit îndeaproape activitatea creierului. Cu ajutorul senzorilor fluorescenți, au putut observa astrocitele pe măsură ce amintirile de frică au fost create și ulterior reamintite. Activitatea astrocitelor a crescut atât în timpul învățării, cât și al reamintirii. Când amintirile de frică au fost stinse treptat, activitatea din aceste celule a scăzut.
Cercetătorii au modificat apoi semnalele pe care astrocitele le trimit neuronilor din apropiere. Consolidarea acelor semnale a făcut ca amintirile de frică să fie mai intense, în timp ce slăbirea lor a redus răspunsul. Aceste rezultate arată că astrocitele nu sunt ajutoare pasive. Ele modelează activ modul în care frica este stocată și exprimată în creier.
Perturbarea astrocitelor modifică circuitele creierului
Modificarea activității astrocitelor a afectat și modul în care se comportă neuronii. Când semnalizarea astrocitelor a fost perturbată, neuronii s-au chinuit să formeze tiparele normale de activitate legate de frică. Acest lucru le-a afectat capacitatea de a trimite informații despre răspunsurile defensive adecvate către alte părți ale creierului.
Descoperirile contestă viziunea tradițională asupra fricii, axată pe neuroni, arătând că neuronii nu acționează singuri în generarea amintirilor de frică.
Dincolo de amigdală: o rețea mai largă a fricii
Efectele astrocitelor s-au extins dincolo de amigdală. Modificările activității lor au influențat, de asemenea, modul în care semnalele legate de frică au ajuns la cortexul prefrontal, o regiune implicată în luarea deciziilor. Acest lucru sugerează că astrocitele ajută nu numai la crearea amintirilor de frică, ci și la ghidarea modului în care creierul folosește acele amintiri pentru a alege reacții adecvate în situații amenințătoare.
Noi posibilități de tratare a PTSD-ului și a anxietății
Înțelegerea rolului astrocitelor ar putea remodela modul în care oamenii de știință abordează tulburările legate de frica persistentă, inclusiv tulburarea de stres post-traumatic, tulburările de anxietate și fobiile. Dacă astrocitele ajută la controlul dacă amintirile de frică sunt exprimate sau dispar, tratamentele viitoare ar putea viza aceste celule alături de neuroni pentru a îmbunătăți rezultatele.
Extinderea cercetării în circuitul fricii al creierului
Următorul pas al lui Halladay este investigarea astrocitelor în întreaga rețea mai largă implicată în frică. Amigdala lucrează alături de alte regiuni ale creierului. Cortexul prefrontal ajută la ghidarea deciziilor în situații înfricoșătoare, în timp ce zonele mai adânci, cum ar fi substanța cenușie periapeductală din mezencefal, controlează răspunsuri precum înghețarea sau fuga. Deși rolul exact al astrocitelor în aceste regiuni este încă neclar, cercetătorii cred că este probabil să contribuie și acolo.
"Înțelegerea acelui circuit mai mare ar putea ajuta la răspunderea la o întrebare simplă de ce cineva cu o tulburare de anxietate ar putea prezenta răspunsuri nepotrivite de frică la ceva care nu este de fapt periculos", a spus Halladay.