Studie findet die schaltungen, die helfen können, halten Sie Ihre cool
Der große Tag gekommen: Sie nehmen Ihren road-test, um Ihren Führerschein. Sie starten Ihre Mutter das Auto mit einem stern-faced Gutachter im Beifahrersitz, wissen Sie, Sie müssen auf der Hut sein, aber nicht so aufgeregt, dass Sie Fehler machen. Auch wenn Sie sind gleichzeitig Schlaf-beraubt und voller nervöser Energie, Sie müssen Ihr Gehirn zu moderieren Ihr Niveau der Erregung, so dass Sie Ihr bestes tun. Eine neue Studie von Neurowissenschaftler am MIT die Picower-Institut für Lernen und Gedächtnis könnte helfen zu erklären, wie das Gehirn Streiks, die balance.
„Menschen führen optimal auf einem mittleren Niveau von Aufmerksamkeit und Wachheit, wo Sie anwesend sind, um entsprechende Reize eher, als dass Sie entweder ängstlich oder schläfrig,“ sagte Mriganka Sur, Paul und Lilah E. Newton Professor in der Abteilung des Gehirns und der Kognitiven Wissenschaften. „Aber wie kommt es dazu?“
Postdoc Vincent Breton-Provencher brachte diese Frage ins Labor und führte die Studie, veröffentlicht Jan. 14 in Nature Neuroscience. In einer Reihe von Experimenten in den Mäusen, zeigt er, wie verbindungen aus der ganzen Gehirn von Säugetieren zu stimulieren, zwei wichtige Zelltypen in einer region namens locus coeruleus (LC) zu moderaten Erregung auf zwei verschiedene Arten. Eine region besonders engagieren auszuüben bedeutet dieser beruhigenden Einfluss, der präfrontale cortex, ist ein Zentrum der executive-Funktion, was darauf hindeutet, es kann ja auch eine Schaltung für das Gehirn, um zu versuchen, die bewusste Kontrolle der Erregung.
„Wir wissen, und die Maus weiß auch, dass zu kontern, Angst oder übermäßige Erregung, braucht man eine höhere Stufe der kognitiven Eingang“, sagte Sur, der die Studie leitende Autor.
Indem Sie erklären, mehr über, wie das Gehirn hält sich Erregung in Schach, Sur, sagte, die Studie daher möglicherweise auch Einblick in die neuronalen Mechanismen einen Beitrag zur Angst oder chronischer stress, in der Erregung erscheint nicht ausreichend kontrolliert. Es könnte auch eine größere mechanistischen Verständnis dafür, warum die kognitive Verhaltenstherapie kann helfen, Patienten zu verwalten Angst, Sur Hinzugefügt.
GABA vs. Noradrenalin
Entscheidenden Charakter in der story sind Neuronen, die Freisetzung der neurotransmitter GABA hat eine hemmende Wirkung auf die Aktivität der empfangenden Nervenzelle. Bevor diese Studie, Breton-Provencher und Sur, sagte, niemand hatte jemals studiert die Lage und Funktion der Neuronen des LC, welche die Neuronen verbinden, um Ihnen, und wie könnte Sie hemmen Erregung. Aber weil Breton-Provencher kam zu dem Sur lab neugierig, wie die Erregung ist verwaltet, er war bestimmt viel zu lernen über LC-GABA-Neuronen.
Eines der ersten Dinge, die er beobachtete, war, dass LC-GABA-Neuronen befanden sich in der LC in der Nähe von Neuronen, die Freisetzung von Noradrenalin (NA), stimuliert die Erregung. Er konnte auch zeigen, dass die LC-GABA-Neuronen verbinden, um das LC-NA-Neuronen. Dies legt nahe, dass GABA hemmen kann, NA-release.
Breton-Provencher getestet, die direkt durch eine Reihe von Messungen an Mäusen. Gerade die LC-Arbeit unter einem zwei-Photonen-Mikroskop beobachtete er, wie erwartet, das LC-NA neuron Tätigkeit vor Erregung, die angegeben wurde, durch die Pupille die Größe der Mäuse (die mehr aufgeregt, die Maus, desto größer ist die Pupille). Er war sogar in der Lage, nehmen Sie die direkte Kontrolle von engineering-LC-NA-Zellen werden kontrolliert Lichtimpulse—einer Technik namens optogenetik. Er übernahm auch LC-GABA-Neuronen dieser Art und Weise und beobachtet, dass, wenn er angekurbelt, diese hinauf, dann konnte er unterdrücken Erregung (und damit der Pupillengröße).
Die nächste Frage war, welche Zellen in welchen Regionen das Gehirn input liefern, um diese LC-Zellen. Mit neuronalen Schaltkreis-tracing-Techniken, Breton-Provencher, sah Sie, dass Zellen in fast 50 Regionen mit in die LC-Zellen, und die meisten von Ihnen verbunden, um sowohl die LC-NA-und die LC-GABA-Neuronen. Aber es gab Unterschiede in dem Ausmaß der überlappung, erwies sich von entscheidender Bedeutung.
Zwei Arten der Kontrolle
Breton-Provencher setzte seine Arbeit, indem man Mäuse auf Erregung-induzierende piept der Ton, während er zusah, wie die Aktivität zwischen den Zellen in der LC. Detaillierte Messungen der Korrelation zwischen neuronaler Aktivität und Erregung, er war in der Lage, um zu sehen, dass die LC ist die Heimat von zwei Arten der handlungssteuerung.
Ein Typ kam über die aus diesen Eingaben—zum Beispiel aus der sensorischen Verarbeitung schaltkreise, die gleichzeitig mit in LC-GABA und LC-NA-Neuronen. In diesem Fall optogenetically induzieren LC-GABA-Aktivität moderieren würde die Maus Pupillenerweiterung Reaktion auf die Lautstärke der Signalton, anregend. Der andere Typ kam über die Eingänge -vor allem auch aus dem präfrontalen Kortex—, die nur durch die angeschlossene LC-GABA, aber nicht LC-NA-Neuronen. In diesem Fall, LC-GABA-Aktivität korreliert mit einem insgesamt reduzierten Betrag der Erregung, unabhängig davon, wie erschreckend die einzelnen Pieptöne waren.
In anderen Worten, die Eingang in die beiden LC-NA und LC-GABA-Neuronen durch simultane verbindungen gehalten Erregung in einem bestimmten stimulus, während die Eingänge nur zu LC-GABA-Neuronen aufrechterhalten einer allgemeineren Ebene der Ruhe.
