Обнаружена нейронная сеть в мозге, которая координирует ритм дыхания с ощущениями боли и страха
Группа ученых из обнаружила нейронную сеть в мозге, которая координирует ритм дыхания с ощущениями боли и страха. Наряду с вкладом в области обезболивания, психологических теорий тревоги и философских исследований природы боли, их открытия могут привести к разработке анальгетика, который будет предотвращать опиоид-индуцированную дыхательную депрессию (ОИРД) - нарушение дыхания, которое является причиной смерти от передозировки.
В исследовании, опубликованном 17 декабря 2021 года в журнале Neuron, группа Салка сосредоточила внимание на группе нейронов в стволе мозга под названием латеральное парабрахиальное ядро, которое расположено в конфигурации "ядро-оболочка".
Они обнаружили, что нейроны в ядре проецируются на миндалину, область мозга, которая обрабатывает страх и эмоциональное переживание боли. Нейроны в оболочке проецируются на комплекс пре-Бетцингера, область, которая генерирует ритм дыхания. Нейроны ядра и оболочки влияют друг на друга в соответствии с сигналами из этих областей, заставляя нас дышать быстрее, когда мы испытываем боль или тревогу.
"Мы - первая группа, продемонстрировавшая, как латеральное парабрахиальное ядро координирует дыхание и боль", - сказал старший автор статьи Сунг Хан, доцент Лаборатории пептидной биологии Фонда Клейтона в Салке. "Понимание цепей в этой области мозга позволит нам разделить регуляцию дыхания и регуляцию боли и разработать лекарство, которое подавляет чувство боли без подавления дыхания"
В предыдущей работе лаборатория Хана показала, что опиаты, такие как морфин, подавляют дыхание, вызывая специфические рецепторы, называемые мю-опиоидными рецепторами (MOR), что приводит к торможению нейронов, которые их выражают.
Чтобы показать, как эти нейроны координируют дыхание с болью и эмоциями, исследователи сначала использовали свет и химические агенты, чтобы доказать, что манипуляции с нейронами, экспрессирующими MOR в латеральном парабрахиальном ядре, изменяют частоту дыхания у мышей. Затем они использовали флуоресцентные трассеры для картирования входов и выходов нейронов, экспрессирующих MOR.
Результаты показали, что нейроны, сгруппированные в ядре области, проецируются на центральную миндалину, а нейроны, сгруппированные в окружающей оболочке, проецируются на комплекс пре-Бетцингера. Электрофизиологическая запись одной популяции при стимуляции другой показала, что некоторые из этих субпопуляций взаимно связаны между собой, и между ними существует возбуждающая сеть. Через эту сеть сигналы страха и боли координировались с ритмами дыхания.
"Мы обнаружили очень сложные цепи, включающие восходящий и нисходящий вход для этих нейронов. Раскрыв механизм этой цепи, мы сможем лучше объяснить, почему дыхание часто координируется с болью и тревогой", - говорит первый автор исследования Шицзя Лю, аспирант в лаборатории Хана.
