Пищевые отравления формируют невероятно стойкие отрицательные воспоминания и вызывают стойкую неприязнь к определённой пище. Особенно интересно, что эти воспоминания закрепляются даже тогда, когда симптомы появляются спустя часы или дни после употребления продукта, что противоречит классическим представлениям о механизмах обучения, требующих непосредственной связи между причиной и следствием.
Исследование, опубликованное 2 апреля в журнале Nature, раскрывает нейронные механизмы, лежащие в основе такой устойчивой памяти. Работа была выполнена учёными из Принстонского университета и Университета Вашингтона в Сиэтле и посвящена тому, как мозг мышей связывает вкусовой опыт с последующим отравлением, несмотря на задержку во времени.
В отличие от большинства моделей обучения у мышей, которые требуют немедленных вознаграждений или наказаний, данная модель пищевого отравления позволяет мышам ассоциировать событие и его последствия с большим временным разрывом. Это уникальный инструмент для изучения механизмов связывания разрозненных по времени стимулов и реакций.
Ключевую роль в процессе играет миндалина — область мозга, которая не только распознаёт вкусы, но и оценивает степень неприятности пищи. Активность кальцитонин-ген-связаных пептидных нейронов (CGRP), размещённых в желудке и чувствующих дискомфорт, служит тревожным сигналом, передаваемым в мозг. Эти нейроны реагируют на широкий спектр вредных воздействий, выполняя функцию «сигнализатора опасности».
Ведущие исследователи — Кристофер Циммерман из Принстонского университета и Ричард Палмитер из Университета Вашингтона — провели пятилетний экспериментальный комплекс, в котором мышам предлагали виноградный напиток Kool-Aid, а спустя 30 минут вводили литиевую хлориду для вызова тошноты и рвоты. Спустя два дня повторное предложение того же напитка позволяло проверить наличие и силу отрицательной памяти.
Разнообразие методов включало трёхмерную просветлённую визуализацию мозга, генетически инженерные мыши, в которых активность CGRP-нейронов можно было контролировать светом, а также электродные записи активности миндалины у живых животных.
Главным открытием стало то, что при первом употреблении напитка с последующим недомоганием CGRP-нейроны активировались вновь, повышая чувствительность определённых миндалинных нейронов, ответственных за восприятие именно этого вкуса. Эти же нейроны активировались и при повторных встречах с напитком, что свидетельствует об усилении и консолидации памяти.
Если пить Kool-Aid без последующего вызова болезни, подобных изменений не происходит, подчёркивая важность новизны и негативного опыта для формирования устойчивой памяти. Таким образом, впервые употреблённые токсины глубоко кодируются в мозге благодаря взаимодействию кишечных сигналов и ассоциированных вкусовых нейронных цепей.
В человеческом опыте подобная неприязнь к продуктам питания формируется на основе не только вкуса, но и других новизных факторов — специй, обстановки ресторана или общего контекста трапезы. Это усложняет восприятие и объясняет, почему неприятные воспоминания о пищевых отравлениях настолько глубоки.
В более широком понимании соавтор исследования, нейробиолог из Принстона Илэна Виттен, отмечает, что выявленные механизмы имеют значение не только для вкусовых ассоциаций, но и для осмысления причин высокой запоминаемости негативных событий вообще. Нарушения в работе этих цепей могут лежать в основе психических расстройств — например, зависимости или посттравматического стрессового расстройства, где процесс обучения и адаптивной реакции идёт «в перебор» и приносит вред.
Таким образом, управление активностью CGRP-нейронов и миндалины может стать перспективным направлением для разработки новых терапевтических методов, направленных на смягчение последствий травмирующих событий и адаптацию к стрессу, что открывает важные горизонты в лечении психических заболеваний.
Изображение носит иллюстративный характер
Исследование, опубликованное 2 апреля в журнале Nature, раскрывает нейронные механизмы, лежащие в основе такой устойчивой памяти. Работа была выполнена учёными из Принстонского университета и Университета Вашингтона в Сиэтле и посвящена тому, как мозг мышей связывает вкусовой опыт с последующим отравлением, несмотря на задержку во времени.
В отличие от большинства моделей обучения у мышей, которые требуют немедленных вознаграждений или наказаний, данная модель пищевого отравления позволяет мышам ассоциировать событие и его последствия с большим временным разрывом. Это уникальный инструмент для изучения механизмов связывания разрозненных по времени стимулов и реакций.
Ключевую роль в процессе играет миндалина — область мозга, которая не только распознаёт вкусы, но и оценивает степень неприятности пищи. Активность кальцитонин-ген-связаных пептидных нейронов (CGRP), размещённых в желудке и чувствующих дискомфорт, служит тревожным сигналом, передаваемым в мозг. Эти нейроны реагируют на широкий спектр вредных воздействий, выполняя функцию «сигнализатора опасности».
Ведущие исследователи — Кристофер Циммерман из Принстонского университета и Ричард Палмитер из Университета Вашингтона — провели пятилетний экспериментальный комплекс, в котором мышам предлагали виноградный напиток Kool-Aid, а спустя 30 минут вводили литиевую хлориду для вызова тошноты и рвоты. Спустя два дня повторное предложение того же напитка позволяло проверить наличие и силу отрицательной памяти.
Разнообразие методов включало трёхмерную просветлённую визуализацию мозга, генетически инженерные мыши, в которых активность CGRP-нейронов можно было контролировать светом, а также электродные записи активности миндалины у живых животных.
Главным открытием стало то, что при первом употреблении напитка с последующим недомоганием CGRP-нейроны активировались вновь, повышая чувствительность определённых миндалинных нейронов, ответственных за восприятие именно этого вкуса. Эти же нейроны активировались и при повторных встречах с напитком, что свидетельствует об усилении и консолидации памяти.
Если пить Kool-Aid без последующего вызова болезни, подобных изменений не происходит, подчёркивая важность новизны и негативного опыта для формирования устойчивой памяти. Таким образом, впервые употреблённые токсины глубоко кодируются в мозге благодаря взаимодействию кишечных сигналов и ассоциированных вкусовых нейронных цепей.
В человеческом опыте подобная неприязнь к продуктам питания формируется на основе не только вкуса, но и других новизных факторов — специй, обстановки ресторана или общего контекста трапезы. Это усложняет восприятие и объясняет, почему неприятные воспоминания о пищевых отравлениях настолько глубоки.
В более широком понимании соавтор исследования, нейробиолог из Принстона Илэна Виттен, отмечает, что выявленные механизмы имеют значение не только для вкусовых ассоциаций, но и для осмысления причин высокой запоминаемости негативных событий вообще. Нарушения в работе этих цепей могут лежать в основе психических расстройств — например, зависимости или посттравматического стрессового расстройства, где процесс обучения и адаптивной реакции идёт «в перебор» и приносит вред.
Таким образом, управление активностью CGRP-нейронов и миндалины может стать перспективным направлением для разработки новых терапевтических методов, направленных на смягчение последствий травмирующих событий и адаптацию к стрессу, что открывает важные горизонты в лечении психических заболеваний.
