Saúde

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


Doma­nio paºblico

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 carda­aca ainda estãoalta, suas palmas permanecem suadas e seus sentidos permanecem alertas para outra ameaa§a. Esse tipo de resposta duradoura éum exemplo de estado interno persistente. O fena´meno da persistaªncia éo 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 ameaa§as, como a presença de um rato, e esses comportamentos parecem perdurar mesmo depois que a ameaça passa. O que estãoacontecendo no cérebro do camundongo nonívelcelular 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 esfora§o de equipe interdisciplinar liderado pela ex-pesquisadora de pa³s-doutorado Ann Kennedy, o ex-cientista da equipe do Caltech Prabhat Kunwar e o pesquisador de pa³s-doutorado Ling-yun Li descobriu os mecanismos neurais subjacentes a s 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 éque eles mostram que os estados de medo persistentes não se devem simplesmente aos horma´nios do estresse persistentemente elevados, como se pensava tradicionalmente, mas também envolvem atividade elanãtrica persistente no cérebro", diz Anderson. "a‰ surpreendente encontrar essa dina¢mica neural no hipota¡lamo" - uma regia£o fundamental do cérebro encontrada em todos os vertebrados, incluindo humanos - "uma vez que este tipo de atividade persistente estãomais frequentemente associada a funções cognitivas, como memória de trabalho, no cortex . "

Os camundongos tem 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 estãopresente na arena experimental de um rato, o rato se abraçara¡ contra as paredes do espaço em vez de vagar livremente.

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

"O hipota¡lamo égeralmente considerado pelos neurocientistas como uma área primitiva, controlando os reflexos de forma roba³tica. Os neura´nios recebem um esta­mulo, reagem de acordo e desligam-se novamente", diz Kennedy, que agora éprofessor de fisiologia na Northwestern University. "Nosso trabalho mostra que nem sempre éassim."

Nesta nova pesquisa, a equipe descobriu que os neura´nios VMH são ativados quando apresentados a uma ameaça - o rato pra³ximo - e que permanecem ativos por dezenas de segundos, mesmo depois que o rato élevado embora. Em geral, os neura´nios 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 neura´nios, 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 neura´nios VMH estavam persistentemente ativos, novamente por dezenas de segundos, depois que o som cessou.

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

Como a atividade neural persistente durou dezenas de segundos, quando os neura´nios são disparam em explosaµes de atividade da ordem de milissegundos? Dois mecanismos possa­veis podem explicar isso. Em primeiro lugar, os neura´nios podem formar um chamado ciclo de feedback neural que causa sua ativação sequencial, como corredores passando um bastão durante uma retransmissão; ou, segundo, os neura´nios 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 cena¡rio, o segundo cena¡rio e combinações dos dois para descobrir o que preveria com precisão a atividade neural persistente após um esta­mulo, bem como a identidade do esta­mulo (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 éintitulado "Codificação hipotala¢mica especa­fica ao esta­mulo de um estado defensivo persistente". Kennedy, Kunwar e Li são os primeiros autores do estudo. Bolsista de pa³s-doutorado Stefanos Stagkourakis, Professor Pesquisador de Biologia e Engenharia Biola³gica 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 Canãrebro, a Fundação Helen Hay Whitney e a EMBO ALTF.

 

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