Optogenetics는 신경 과학자가 두려움을 끄고 켜는 것을 허용합니다

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웹스터 사전 (Webster 's Dictionary)은 공포를 "누군가 또는 어떤 것이 위험하거나 고통을 일으키거나 위협 할 가능성이 있다는 믿음으로 인한 불쾌한 감정"이라고 정의합니다. 마지막으로 두려움을 경험 한 때는 언제였습니까? 공포로 가득 찬 사람, 장소 또는 활동이 있습니까? 당신은 당신의 두려움에 어떻게 대처합니까?

지구력 운동 선수로서 나는 남아프리카 공화국의 상어에 서식하는 아이언 맨 트라이 애슬론 다리를 수영하고, 배드 워터 울트라 마라톤에서 130 ° F의 데스 밸리를 달리고, 논스톱으로 달려야한다는 것을 알고있는 등 많은 두려운 상황에 직면했다. 바쁜 맨해튼 교차점에있는 러닝 머신에서 24 시간 동안.

커버 아래에 숨어 있거나 두려운 상황을 피하는 대신, 나는 심리학 투데이 에서 썼던 다양한 테크닉을 사용하여 "용과 얼굴을 맞히는"방법을 배웠습니다. "5 Neuroscience Based Clearays to Clear 마음 "과"변하지 않은 곳으로 돌아 가면 당신이 어떻게 바뀌 었는지 알 수 있습니다. "

공포로 가득 찬 사람, 장소 또는 신체 활동이 있습니까?

나는 오늘 아침 MIT (Massachusetts Institute of Technology)의 신경 과학자들이 마우스에서 두려움 조절 반응을 없애기 위해 개발 한 방법에 대해 읽게되어 흥분했습니다. 그들의 발견은 인간이 언젠가 공포 조절과 회피 학습을 무효화하기 위해 마음을 바꿔 놓을 수있는 혁명적 인 방법의 문을 열었습니다.

2015 년 4 월 연구, "긍정적 및 부정적 연관성을 차별화하는 회로 메커니즘"이 Nature 지에 게재되었습니다.

MIT 신경 과학자들은 한 종의 생존에 결정적인 두려움 – 조건 회피 및 보상 – 주도 행동의 메커니즘을 정확하게 지적하기 위해 첨단 광학 – 유전 도구를 사용했다. "optogenetics"를 사용하여 연구자는 " 컨텍스트 저장 해마 "와 " 감정 저장 편도선 "에 투영되는 개별 뉴런을 조작 할 수있었습니다.

Praneeth Namburi, Anna Beyeler, Ph.D., Kay M. Tye, Ph.D., Massachusetts Institute of Technology
네거티브 (적색) 및 네거티브 (녹색) 연관성의 연결 회로는 종종 얽혀 있으며,
출처 : Praneeth Namburi, Anna Beyeler, Ph.D., Kay M. Tye, Ph.D., Massachusetts Institute of Technology

MIT의 Kay Tye, PhD와 동료들은 예기치 않은 발견에서 기저부 편도선의 수렴 회로의 교차점이 공포와 보상 학습에 관련되어 있음을 발견했습니다. 처음에는 편도가 보상과 회피를 찾는 등의 반대 행동을 조율 할 수있는 방법에 관해서는 어려움을 겪었습니다.

이 수수께끼에 대한 해답은 하나의 신경 회로가 보상 센터, 중추 측근 및 다른 두 번째 프로젝트가 뇌의 감정적 인 허브의 "출력 스테이션"인 근처의 두려움 센터, centromedial amygdala에 투사되는 것 같습니다.

보상 센터 투상을 광학적으로 자극하면 긍정적 인 강화와 안전감을 향상시킬 수 있습니다. 반대로, 두려움 센터 프로젝션을 자극하면 부정적인 보강이 촉진되었습니다. 마찬가지로 두려움 센터 프로젝션을 차단하면 두려움을 배제하고 보상 학습을 향상시킬 수 있습니다.

신경 과학자들은 각 회로 투영이 서로 얽힌 뉴런 집단으로 구성된다는 것을 발견했다. optogenetics의 형광 비드 추적자를 사용하여 그들은 각 뉴런이 속한 뉴런을 구별 할 수있었습니다.

이 연구에서 쥐는 고전적인 공포 또는 보상 조절을 받았고 쇼크와 짝을 이룰 수있는 소리가 나거나 설탕 보상과 어울리는 것을 두려워하도록 훈련 받았습니다. MIT의 연구자들은 "두려운"환경과 "안전한"환경 모두에서 신경 연결의 강도를 측정했습니다.

이 연구에서 가장 두드러진 발견은 두려움을 학습 한 후 보상 센터 전망에 대한 연결성 연결성이 감소 하고 보상 학습으로 증가한다는 것 입니다. 반대로 공포 중심 학습에 대한 연결성은 공포감 학습으로 증가 하고 보상 학습 후 감소했습니다 .

"해부학 적으로 서로 얽힌 회로의 이러한 수렴 메커니즘은 긍정적이고 부정적인 감정적 인 연관성이 서로 어떻게 영향을 줄 수 있는지를 고민하는 단서를 제공 할 수 있습니다."Tye는 보도 자료에서 결론을 내렸다.

부정적인 감정은 신경 생물학적 수준에서 긍정적 인 감정으로 대체 될 수 있습니다.

MIT의 연구자들에 의한 유사한 연구에서, Susuma Tonegawa와 동료들은 음성 기억을 긍정적 인 기억으로 바꿀 수 있었다. 2014 년 8 월의 연구, "해마 문맥 기억 기억과 연관된 Valence의 양방향 스위치"도 Nature 지에 게재되었습니다.

Tonegawa는 보도 자료에서 "긍정적 인 기억이 부정적인 경험에 대한 기억을 억압 할 수 있다는 약간의 증거가있다. 우리는 기억의 감정적 가치가 어떻게 세포 수준에서 전환 될 수 있는지 보여주었습니다. "

당신의 삶의 황홀하고 충격적인 에피소드는 뇌의 독특한 기억으로 엔 그램 (engram)이라고 불리는 특정 신경 네트워크에 저장됩니다. 두려움에 반응하는 반응과 관련된 외상 후 스트레스 장애의 증상이 있습니까?

맨해튼에 아직도 거친 이웃이 있었을 때, 나는 이스트 빌리지에있는 내 아파트로 집으로 걸어가는 동안 어느 날 밤 나를 때린 세 명의 남자들이 뛰어 들었다. 사건은 범죄의 몇 블록 안에 들어갈 때마다 내 손바닥이 땀을 흘리며 마음이 경주 될 정도로 두려운 공포 조절을 남겼습니다. 내가 구타 당했던 동일한 길을 따라 집으로 걸어 갈 수있는 데 몇 달이 걸렸습니다.

반대로 특정 위치를 안전하고 안전하며 집과 같은 느낌으로 인코딩하면 그 현실을 만들어 낼 수 있습니다. 운동 선수로서, 나는 상황의 현실에 관계없이 긍정적 인 협회를 만들 수 있었고 경주 코스에 직면하는 폭풍우와 관련 될 수있는 두려움 조절을 무효화하는 데 필요한 심리학적인 기교를 숙달했습니다.

나는 일종의 인간 실험실을 고려하기 때문에, 토네가 (Tonegawa)를 읽는 재미는 뇌의 해마에 이런 유형의 문맥 정보가 어떻게 기록되는지 설명하는 반면 기억의 감정적 구성 요소는 편도에 별도로 저장됩니다. 그는이를 설명하면서 "편도체는 양의 값이나 음의 값으로 정보를 저장하고 그것을 기억과 연관시킬 수있다."

토 네가와와 그의 동료들은 이미 감정과 강하게 연관되어있는 기억을 바꿀 수 있는지 궁금해했다. 백만 달러짜리 질문은 "일단 동물이 한 장소에 대한 두려움을 키우면 그 장소의 기억을 즐겁게 할 수 있을까?"

그 답을 찾기 위해 토네가와 (Tonegawa) 등은 가벼운 충격을받은 챔버에 마우스를 넣었다. 마우스가이 위험한 장소에 대한 공포에 근거한 기억으로 형성되면서 정보를 저장 한 세포에 빛에 민감한 단백질을 삽입하기 위해 광학 유전학 (optogenetics)을 사용했습니다.

빛에 민감한 단백질의 생산과 메모리가 인코딩 될 때 켜지는 유전자의 활성화를 연결함으로써, 그들은 새로 형성된 메모리를 수용하는 세포에 광 감도를 표적으로 할 수 있었다.

그 후 마우스를 챔버에서 제거하고 며칠 후 과학자들은 두려운 곳의 기억을 지닌 세포에 빛을 비추어 인위적으로 기억을 다시 활성화시켰다. 예상대로, 동물들은 제자리에서 얼어 붙어 반응했고, 두려워했다는 것을 나타내는 추가 탐험을 피했습니다.

그런 다음 과학자들은 두려움이 많은 약실에 쥐들을 긍정적 인 연관성을 부여함으로써 두려움을 덮어 씌우기 시작했다. 그래서 그들은 쥐를 새로운 환경에 두었습니다. 그러나 충격을주는 대신 암컷 쥐와 상호 작용하여 안전하게 느끼게했습니다.

마우스가 안전한 환경에서 결합되면서, 연구자들은 광학 유전학적인 빛을 사용하여 두려움 기억 저장 뉴런을 다시 활성화시켰다. 그러나 이번에는 한 번에 하나의 메모리 저장 뉴런의 하위 세트 (해마에있는 사람 또는 편도선에있는 사람) 만 활성화했습니다.

연구진이 생쥐가 암컷과 상호 작용하는 동안 해마의 기억 저장 세포를 다시 활성화 시켰을 때, 해마의 기억 세포는 새로운 긍정적 인 감정적 인 연관성을 얻었다. 흥미롭게도, 마우스는 이전에 두려움에 연계되어 있던 환경을 찾아 냈습니다.

이것은 부정적인 기억이 고전적인 조절을 사용하고 부정적인 환경과 관련된 신경망에 긍정적 인 연관성을 섞어서 재배 선 될 수 있다는 긍정적 인 증거입니다.

결론 : 마우스에 대한 세포 유전학 연구의 인간적 함의는 무엇입니까?

Tonegawa는 MIT 연구원이 생쥐에서 기억의 감정을 전환하는 성공이 인간의 치료법이나 개입으로 즉시 변환되지는 않을 것이라고 강조했다.

불행히도 현재 MIT 연구원이 쥐 실험에서 할 수있는 방식으로 인간 뉴런을 조작 할 수있는 기존의 기술은 없습니다. 그러나 Tonegawa는 해마와 편도를 연결하는 신경 회로에 대한 더 나은 이해가 앞으로 더 나은 의약품 및 기타 개입의 발전으로 이어질 수 있다고 믿고있다.

MIT의이 비디오는 광 학자가 신경 과학자가 특정 뉴런의 활동을 제어하는 ​​방법을 보여줍니다.

이 주제에 대해 더 알고 싶다면 내 Psychology Today 블로그 게시물을 확인하십시오.

  • "당신의 마음을 맑게하는 5 가지 신경 과학 기반 방법"
  • "변하지 않은 곳으로 돌아 가면 어떻게 변했는지 알 수 있습니다"
  • "상상력은 현실에 대한 인식을 변화시킬 수있다"
  • "신경 과학자들은 '두려움에 의한 얼어 붙은 얼기'의 뿌리를 발견했다."
  • "아기를 진정시키는 신경 과학"
  • "압력 하에서 은혜의 신경 생물학"

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