Соматостатиновые нейроны среднего мозга могут отключать боль во время страха

Когда животное сталкивается с угрозой, его организм включает адаптивные реакции — замирание, учащение пульса и подавление боли. Этот феномен известен как ассоциированная со страхом анальгезия. Хотя было известно, что такие процессы регулируются амигдалой и серым веществом среднего мозга, конкретные механизмы этого пути, а также типы нейронов, участвующие в процессе, оставались неизвестными.

В новой работе ученые из Университета Бордо и других французский научных центров сосредоточились на вентролатеральной части серого вещества среднего мозга, а именно на нейронах, синтезирующих соматостатин (SST-нейронах). Чтобы смоделировать ассоциированную со страхом анальгезию, исследователи обучили мышей ассоциировать один из двух звуков с легким электрическим шоком, а затем проверяли чувствительность животных к боли при повторной подаче звука. После обучения мышей помещали на нагревающуюся пластину и включали либо «безопасный» звук, либо пугающий. Ученые фиксировали момент, когда мышь начинала облизывать лапу или подпрыгивала — то есть испытывала боль.

Во время подачи страшного звука болевая реакция у животных задерживалась, например, позже начиналось облизывание обожженной лапки. Дополнительно исследователи исключили влияние вазоконстрикции (сужения сосудов): температура тела и хвоста не отличались у экспериментальных и контрольных животных, следовательно, наблюдаемое снижение чувствительности было связано именно с эмоциональным состоянием.

Чтобы понять роль SST-клеток в этом процессе, исследователи использовали оптогенетический подход: активировали или подавляли эти нейроны при помощи света. Активация SST-нейронов устраняла анальгезию, то есть снижала порог болевой чувствительности, даже во время переживания страха. Напротив, торможение этих клеток усиливало аналгезию даже при отсутствии страха. Поведенческие тесты (например, открытое поле и тест предпочтения места) исключили возможность того, что воздействие на SST- клетки само по себе вызывает стресс или изменяет двигательную активность. Также было показано, что эффект не зависит от других тормозных нейронов в сером веществе среднего мозга: так, на него не влияли клетки, содержащие вазоактивный интестинальный пептид (VIP).

Чтобы проверить, какие именно структуры получают сигналы от SST-нейронов, авторы проследили их путь. Выяснилось, что основной мишенью соматостатиновых нейронов служит ростральная вентромедиальная часть продолговатого мозга (RVM), связанная со спинным мозгом и передачей болевых сигналов. Прицельная активация отростков SST-нейронов в области RVM устраняла задержку болевой реакции, тогда как стимуляция их вблизи спинного мозга эффекта не давала. Это указывает на специфичность нисходящего пути «серое вещество среднего мозга — продолговатый мозг — спинной мозг» в регуляции боли.

Дополнительные эксперименты на обездвиженных анестезированных мышах подтвердили, что активация SST-нейронов усиливает ответ спинного мозга на болевые раздражители, тогда как их торможение ослабляет ответ. При этом реакция на тактильные (неболевые) стимулы не изменялась. Эффект специфичен к ноцицептивным болевым путям — SST-нейроны модулируют ответы на Aδ и C-волокна, но не на тактильные Aβ-стимулы.

При этом воздействие на SST-нейроны также немного снижало поведенческую реакцию страха (фризинг, или замирание), однако стимуляция их проекций в области RVM влияла только на боль, не затрагивая выраженность страха. Авторы предполагают, что существуют разные подтипы SST-нейронов, одни из которых участвуют в контроле страха, а другие — в модуляции боли.

Таким образом, выявлен новый нейронный путь, через который эмоциональное состояние влияет на болевую чувствительность. Это может помочь лучше понять нейрофизиологические механизмы при тревожных и болевых расстройствах. Обнаруженные клетки и цепи могут стать мишенями для новых обезболивающих препаратов.

Как один и тот же участок мозга отличает боль от зуда