Грегори Шеррер (Grégory Scherrer) и Марк Шницер (Mark Schnitzer) из Стэнфордского университета (Stanford University) определили клетки мозга у мышей, ответственные за отрицательные эмоции при болевом синдроме. Исследования боли традиционно фокусируются на клетках и молекулах на первой линии восприятия боли — нейронах, которые реагируют на укусы, порезы, ожоги и тому подобное — и в конечном итоге передают сигнал о физической угрозе.
Актуальность проблемы
«Мы смотрим на то, что мозг делает с этой информацией», — сказал Шеррер. «В то время как болезненные стимулы обнаруживаются нервами, эта информация ничего не значит эмоционально, пока она не достигнет мозга, поэтому мы решили найти клетки в головном мозге, которые стоят за отрицательными эмоциями при болевом синдроме».
Материалы и методы обследования
Для наблюдения Шеррер сотрудничал со Шнитцером, который разработал «минископ» — микроскоп с длиной небольшой скрепкой, который можно прикрепить к голове мыши, чтобы зафиксировать активность в ее мозге. Ученые расположили устройство, чтобы визуализировать миндалину. Мышь, живая и здоровая, могла прогуливаться, когда ей было угодно, в то время как минископ регистрировал поток кальция в нейронах для выявления активности клеток. Ученые исследовали мозг мыши с помощью микроскопа, и пронаблюдали, как мыши сталкивались с чем то неприятным, а затем ученые проверяли, какие нейроны были активны.
Результаты научной работы
Опираясь на визуализацию мозга животных и молекулярное тестирование, исследователи обнаружили в миндалине, области мозга, связанной с эмоциями и страхом, множество клеток, которые, по-видимому, функционируют как выключатель для устранения отвращения и боли. И хотя это было обнаружено у мышей, есть основания полагать, что однажды это может послужить терапевтической мишенью болевого синдрома у человека, поскольку функции миндалины мыши и человека не особо отличаются. Ученые надеются, что исследование этой группы клеток поможет в разработке лечения хронической боли. Идея заключается в том, что пациенты страдают от эмоциональной неприязни боли, а не от самого болевого ощущения. Если есть способ притупить эмоциональную боль, а не физическое ощущение боли, это поможет пациентам с хронической болью.
Статья с описанием результатов исследования опубликована в журнале Science. Шеррер и Шницер также являются исследователями Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute investigator).
Миндалина казалась ученым логичным местом для начала исследования, так как это известный центр эмоций в мозге. В пределах миндалины они сузили свой поиск, отыскивая нейроны у мышей, которые были активны во время кратковременного болевого раздражения — например, капли горячей, но не обжигающей воды, наносимой на лапу. Активные нейроны экспрессируют больше специфического гена, называемого c-Fos, и действительно, после этого стимула вспыхнуло море экспрессирующих c-Fos нейронов.
«Но на самом деле это только говорит о том, что эти нейроны были активны в какой-то момент, и это недостаточно конкретно», — сказал Шеррер. «Мы хотели посмотреть на нейроны свободно движущихся животных».
«С помощью этой установки мы определили набор нейронов в миндалине, которые избирательно кодируют сигналы, связанные с эмоциональными аспектами болевого раздражения», — сказал Шнитцер.
Когда мыши коснулись горячей или холодной воды, они удалились, сигнализируя ученым, что грызуны не были довольны. После этого изъятия микроскопическая запись показала пучок нейронов, запускающих миндалину — особенно в базолатеральной области — предполагая, что эти нейроны были особенно ответственны за эмоциональность боли. Кроме этого, ученые кормили мышей сахарной водой — сладким лакомством, которое, как известно, приносит радость грызунам, — и следили за состоянием нейронов, «подозреваемых» в передаче недовольства. Как и ожидалось, эти нейроны молчали.
«Существует также разница между переживанием боли и переживанием чего-то раздражающего, поэтому мы также хотели проверить, были ли нейроны миндалины, активные во время боли, также связаны с общими отрицательными эмоциями, а не с болью в частности», — сказал Шеррер.
Что раздражает мышь?
Мышей раздражают дуновения воздуха на мордочку, горький вкус или очень неприятный запах. Во время беспокойства мышей исследователи снова наблюдали за базолатеральной областью миндалины, и здесь также нейроны оставались неактивными.
«После всего этого мы пришли к выводу, что эти нейроны избирательно реагирует на боль», — сказал Шеррер. «Но это все еще не полностью продемонстрировало, что они поддерживали эмоциональный ответ».
Чтобы глубже исследовать этот вопрос, ученые установили пешеходную дорожку с тремя невидимыми полосами: слева — холодная полоса, справа — горячая; и между ними была полоса умеренной теплоты (ходьба по двум внешним дорожкам была сравнима с кратковременной ходьбой босиком по тротуару в разгар зимы или лета, соответственно это – некомфортно). В контрольной группе мыши, которые шли по дорожке, постепенно понимали, что средняя полоса была терпимой, а две — неприятными. В основной группе мышей исследователи временно отключили связку нейронов миндалины, ответственных за боль, которые, как считается, передавали чувство физического дискомфорта. Эти мыши — без неприятных ощущений — бегали по внешним областям, не поддаваясь экстремальным температурам. Что очень важно, эти мыши не лишались физического чувства.
«Боль больше не была им неприятна», — сказал он.
Грызуны все еще могли чувствовать и реагировать на физические ощущения, но раздражители, которые они когда-то воспринимали как неприятные (горячие или холодные капли воды), больше не были неприятными. Например, при воздействии капли горячей воды мыши с приглушенным базолатеральными нейронами отодвигают лапу, сигнализируя о том, что они чувствуют стимул, — но они возвращают свою лапу обратно в исходное положение, что нормальные мыши не делали. По словам Шеррера, это важнейшая часть использования в качестве инструмента для обезболивания как животного, так и человека без способности физически чувствовать что-либо вообще, что делает их уязвимыми для травм.
В долгосрочной перспективе Шеррер стремится подтвердить, что функция базолатеральных нейронов у мышей такая же, как и у людей, а затем, в конце концов, найти безопасный и эффективный способ заставить функцию угаснуть, не мешая другим нейронам.
«На самом деле нет никакого лечения хронической боли у людей, и это является основной движущей силой эпидемии опиоидов», — сказал Шеррер. «Но вы заметите, что пациенты, которые принимают опиоиды от боли, сообщают, что они все еще могут чувствовать боль, но говорят, что она менее нетерпимая — эмоции боли разные. Наша большая надежда на будущее состоит в том, что клетки в базолатеральной части миндалины стали тактикой, чтобы обуздать боль, не вызывая пристрастия, и, таким образом, в идеале, действовать в качестве возможной замены опиоидной терапии».
Авторы другого исследования утверждают, что мужчины и женщины помнят боль по-разному.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
