Новое исследование, проведенное в Хайфском университете и опубликованное в научном журнале Current Biology, обнаружило мозговые механизмы, участвующие в идентификации эмоций. Это открытие может послужить основой для лечения людей с расстройствами социализации, таких как люди с аутизмом.
Согласно исследованию, мыши способны распознавать и реагировать на эмоциональные состояния особей своего вида. В исследовании изучалась активность мозга в области паралимбической коры (mPFC) и получено новое представление о механизмах мозга, которые позволяют идентифицировать эмоции.
"Исследование показывает, как уникальная активность мозга связана с идентификацией эмоций во время социальных взаимодействий и закладывает основу для будущих научных работ, которые могут способствовать улучшению жизни многих людей", - объясняет профессор Шломо Вагнер с кафедры нейробиологии в Хайфском университете, руководивший исследованием.
►Социальное поведение и аутизм: взгляд на механизмы работы мозга
Способность распознавать эмоциональные состояния других людей - основное условие эмпатического поведения, которое позволяет людям сопереживать другим и реагировать на них соответствующим образом.
У людей с расстройствами аутистического спектра эта способность часто значительно нарушена, что приводит к трудностям в социальном взаимодействии. Чтобы понять источник этих нарушений, необходимо изучить нейронные цепи, отвечающие за распознавание эмоций. Такого рода эксперименты не могут быть проведены на людях, поэтому моделью служат лабораторные мыши.
"Наша лаборатория занимается изучением нейронных механизмов в мозге, отвечающих за социальное поведение у млекопитающих, - объясняет проф. Вагнер. - Среди прочего, мы стремимся понять, какие нарушения возникают в случаях аутизма".
В лаборатории использовали мышей с генетическими мутациями, аналогичными с аутизмом у людей. "Мы обнаружили, что эти мыши испытывают особые трудности с идентификацией эмоций, что ясно отражает социальные трудности, наблюдаемые при аутизме. Известно, что люди, страдающие расстройствами аутистического спектра (РАС), испытывают трудности с интерпретацией чувств или намерений других людей, что затрудняет им успешную ориентацию в социальных взаимодействиях".
С помощью исследования ученые надеются раскрыть биологические механизмы, вызывающие эти трудности, тем самым углубив научное понимание аутизма и заложив основу для разработки новых способов помощи пациентам,
Чтобы проанализировать нейронную активность в мозгу мышей во время идентификации эмоциональных состояний, проф. Вагнер и его исследовательская группа во главе с заведующим лабораторией нейробиологии социального поведения доктором Шаем Нецером и аспиранткой Ренад Джабарин сосредоточились на паралимбической области префронтальной коры (mPFC). Эта область известна своей центральной ролью в регулировании эмоций и процессов принятия решений.
Исследователи использовали вирусы для точных генетических манипуляций с нейронами этой области, а также оптические волокна для измерения нейронной активности и имплантацию сложных электродов для точной записи нервных импульсов. Сочетание этих передовых подходов позволило исследователям глубоко изучить уникальную роль паралимбической коры головного мозга в распознавании эмоций.
Исследование проводилось на взрослых мышах, самцах и самках, которые тестировались в разных версиях задания на определение эмоционального состояния (ESP). Во время эксперимента каждая мышь подвергалась воздействию двух других мышей - одной подвергавшейся эмоциональному манипулированию, а другой - не подвергавшейся этому воздействию (наивной).
Были рассмотрены три ситуации: ESPr, где мышь, получавшая воду после того, как она не пила (состояние облегчения), сравнивалась с наивной мышью; ESPs, в котором мышь, испытывающая стресс (оставаясь в закрытой трубке в течение 15 минут), сравнивалась с наивной мышью; и ESPi, когда социально изолированную мышь (изоляция от одной до двух недель) сравнивали с мышью, выращенной в группе. Каждый тест длился 5 минут после 15-минутного периода адаптации.
Способ измерения в исследовании был основан на трех основных методах: записи волоконной фотометрии применялись для измерения нейронной активности с использованием экспрессии специфического белка в пирамидных нейронах паралимбической коры (PrL). Кроме того, электрофизиологические записи были сделаны с использованием нейропиксельных электродов с высоким разрешением, имплантированных в мозг мышей для измерения нейронной активности. Наконец, оптогенетическая стимуляция (оптогенетика - это методика исследования работы нервных клеток, основанная на внедрении в их мембрану специальных каналов - опсинов, реагирующих на возбуждение светом) позволила изучить, как целенаправленная активация или подавление активности нейронов влияет на способность мышей распознавать эмоциональные состояния других особей.
"В исследовании мы использовали поведенческий тест, чтобы проверить способность мышей различать эмоциональные состояния других особей - будь то облегчение, стресс или социальная изоляция, - объясняет проф. Вагнер. - В рамках исследования мы изучили, что происходит, когда несколько мышей в разных эмоциональных состояниях участвуют вместе в одном и том же эксперименте. Результаты показали, что мыши способны различать различные эмоциональные состояния представителей своего вида".
В результате возник вопрос, можно ли идентифицировать нейронную активность, уникальную для каждого эмоционального состояния. Исследователи изучили различия в активности мозга мышей, чтобы понять, как нейронные сети воспринимают эмоции и социальные взаимодействия.
"Результаты исследования свидетельствуют, что нейронная активность в области паралимбической коры (mPFC) играет центральную роль в идентификации эмоций и принятии решений, связанных с социальным поведением, таких как решение о том, следует ли приближаться к конкретной особи или избегать ее", - говорит проф. Вагнер.
Исследователи считают, что аномальная активность в этой области может быть ключом к пониманию дефекта распознавания эмоций и социального поведения, который часто характерен для людей с аутизмом.
"Далее мы рассмотрим мышей с генетическими мутациями, связанными с аутизмом, чтобы понять, как изменения в нейронной активности могут повлиять на их поведение. Это может открыть путь к разработке новых методов лечения для людей с дефектами идентификации эмоций и социального поведения", - заключил проф. Вагнер.
►Прогноз: разработка новых методов при аутизме
"Теперь, когда мы доказали существование нейронной активности, участвующей в идентификации эмоциональных состояний, мы изучим, нарушена ли эта активность у мышей с мутациями, вызывающими аутизм, - говорит проф. Вагнер. - Для этого мы проведем такие же эксперименты на мышах с мутацией, вызывающими аутизм, и проверим, действительно ли их нейронная активность отличается от нормальной. Если окажется, что она аномальная, мы можем активировать или подавлять эти нейроны - и проверять, приведет ли это к улучшению социального поведения мышей".
По его словам, если ученым удастся скорректировать нарушенное поведение с помощью манипуляций с мозгом, они откроют новое направление для клинических исследований. Это означает, что можно будет разработать будущие методы лечения у людей - будь то с помощью лекарств, тренировки мозга или других способов - с целью воздействия на соответствующую область мозга и коррекции ее активности.
"Хотя впереди еще долгий путь, эти результаты могут стать важным первым шагом на пути к разработке эффективных вмешательств для лечения аутизма", - заключает проф. Вагнер.
В сокращении. Подробности на иврите читайте здесь
Перевод: Даниэль Штайсслингер