Saúde

Como o medo persiste no cérebro do rato
os pesquisadores se concentraram especificamente em uma região do cérebro chamada hipotálamo ventromedial (VMH). Em 2015, pesquisadores do laboratório Anderson descobriram que o VMH codifica para comportamentos defensivos em ratos.
Por Lori Dajose - 18/09/2020


Domínio público

A maioria das pessoas experimentou, em algum momento de suas vidas, um susto repentino e inesperado. Mesmo depois que uma figura sombria em uma sala escura acaba sendo apenas uma cadeira, sua frequência cardíaca ainda está alta, suas palmas permanecem suadas e seus sentidos permanecem alertas para outra ameaça. Esse tipo de resposta duradoura é um exemplo de estado interno persistente. O fenômeno da persistência é o que distingue um estado emocional interno de um reflexo, como pular ao ouvir um barulho alto.

De maneira semelhante, os ratos exibem respostas de medo a ameaças, como a presença de um rato, e esses comportamentos parecem perdurar mesmo depois que a ameaça passa. O que está acontecendo no cérebro do camundongo no nível celular durante essas exibições persistentes de comportamento de medo? Uma equipe de neurocientistas no laboratório Caltech de David Anderson - Professor de Biologia Seymour Benzer, Tianqiao e Chrissy Chen Institute for Neuroscience Leadership Chair, Howard Hughes Medical Institute Investigator e diretor do Tianqiao e Chrissy Chen Institute for Neuroscience - respondeu a esta pergunta em um novo artigo publicado na revista Nature em 16 de setembro.

Um esforço de equipe interdisciplinar liderado pela ex-pesquisadora de pós-doutorado Ann Kennedy, o ex-cientista da equipe do Caltech Prabhat Kunwar e o pesquisador de pós-doutorado Ling-yun Li descobriu os mecanismos neurais subjacentes às respostas de medo persistentes. Surpreendentemente, a equipe descobriu que essas respostas persistentes são codificadas em um centro do cérebro que se pensava ser muito mais evolutivamente primitivo e reflexivo.

"O significado abrangente de nossas descobertas é que eles mostram que os estados de medo persistentes não se devem simplesmente aos hormônios do estresse persistentemente elevados, como se pensava tradicionalmente, mas também envolvem atividade elétrica persistente no cérebro", diz Anderson. "É surpreendente encontrar essa dinâmica neural no hipotálamo" - uma região fundamental do cérebro encontrada em todos os vertebrados, incluindo humanos - "uma vez que este tipo de atividade persistente está mais frequentemente associada a funções cognitivas, como memória de trabalho, no córtex . "

Os camundongos têm um repertório bem caracterizado de comportamentos defensivos, como congelar e fugir. No estudo, a equipe se concentrou em uma faceta particular da resposta de medo dos ratos aos ratos: quando um rato está presente na arena experimental de um rato, o rato se abraçará contra as paredes do espaço em vez de vagar livremente.

Em seu estudo, os pesquisadores se concentraram especificamente em uma região do cérebro chamada hipotálamo ventromedial (VMH). Em 2015, pesquisadores do laboratório Anderson descobriram que o VMH codifica para comportamentos defensivos em ratos.

"O hipotálamo é geralmente considerado pelos neurocientistas como uma área primitiva, controlando os reflexos de forma robótica. Os neurônios recebem um estímulo, reagem de acordo e desligam-se novamente", diz Kennedy, que agora é professor de fisiologia na Northwestern University. "Nosso trabalho mostra que nem sempre é assim."

Nesta nova pesquisa, a equipe descobriu que os neurônios VMH são ativados quando apresentados a uma ameaça - o rato próximo - e que permanecem ativos por dezenas de segundos, mesmo depois que o rato é levado embora. Em geral, os neurônios geralmente ficam ativos por apenas alguns milissegundos. A equipe também descobriu que eles poderiam induzir os ratos a exibir comportamentos de medo, estimulando artificialmente esses neurônios, e essencialmente fazer os ratos ficarem sem medo, silenciando-os artificialmente.

Como a resposta de medo persistente pode ser devido a algum odor de rato persistente, os pesquisadores examinaram a resposta de medo dos ratos quando foram apresentados apenas a sons na frequência precisa em que os ratos vocalizam. Nesse caso, os ratos também exibiram um comportamento de medo persistente e seus neurônios VMH estavam persistentemente ativos, novamente por dezenas de segundos, depois que o som cessou.

A equipe então examinou mais de perto a atividade de neurônios individuais no VMH, em vez de apenas a atividade geral da área. Isso seria como examinar a atividade individual de cada músico em uma orquestra, em vez de ouvir toda a orquestra tocando junto. Medir a atividade neuronal individual mostrou que havia duas populações distintas de neurônios, cada uma respondendo a dois tipos diferentes de ameaças - som de rato versus presença de rato.

Como a atividade neural persistente durou dezenas de segundos, quando os neurônios só disparam em explosões de atividade da ordem de milissegundos? Dois mecanismos possíveis podem explicar isso. Em primeiro lugar, os neurônios podem formar um chamado ciclo de feedback neural que causa sua ativação sequencial, como corredores passando um bastão durante uma retransmissão; ou, segundo, os neurônios podem liberar substâncias químicas em seu ambiente que continuam provocando sua reativação. Alternativamente, uma combinação de ambos os cenários - um loop de feedback neural e a liberação de substâncias neuroquímicas - pode estar em jogo.

Kennedy desenvolveu redes neurais para modelar o primeiro cenário, o segundo cenário e combinações dos dois para descobrir o que preveria com precisão a atividade neural persistente após um estímulo, bem como a identidade do estímulo (ou seja, a presença real de um rato ou apenas o som de um rato). Apenas os modelos de combinação poderiam explicar esses dois recursos.

O artigo é intitulado "Codificação hipotalâmica específica ao estímulo de um estado defensivo persistente". Kennedy, Kunwar e Li são os primeiros autores do estudo. Bolsista de pós-doutorado Stefanos Stagkourakis, Professor Pesquisador de Biologia e Engenharia Biológica Daniel Wagenaar (PhD '06), e Anderson são co-autores. O financiamento foi fornecido pelos Institutos Nacionais de Saúde, a Colaboração Simons na Fundação Global do Cérebro, a Fundação Helen Hay Whitney e a EMBO ALTF.

 

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