Identifying and Defining a Neural Circuit Underlying Fear and Anxiety-Related Behaviors
Anatomy and Physiology
Human Cognitive and Systems Neuroscience
Molecular Biology and Physiology of Neurons and Glial Cells
Final Report Abstract
Die Anzahl der Menschen ab dem Alter von 18 Jahren und älter, die an einer mentalen Störung leiden, wurde 2015 auf ca. 43 Millionen geschätzt. Dies entspricht in etwa 18% der Bevölkerung mit einer weltweiten Prävalenz von 30% betroffen zu sein. Psychiatrische Erkrankungen sind mit Dysfunktionen der neuronalen Netzwerke des Hirns verbunden. Therapien wie Benzodiazepine und Serotonin-Wiederaufnahmehemmer zeigen sich bei den meisten Betroffenen bisher als ineffektiv. Die zugrundeliegenden neuronalen Netzwerke und dessen Dysfunktion (z.B. Hyper- oder Hyporegulierung), die zu dem Ausbruch der Krankheit führt, ist unbekannt. Eine dieser psychiatrischen Erkrankung ist Posttraumatische Belastungsstörung (PTBS). Sie entsteht als Konsequenz eines Verallgemeinerungsprozesses: hier gleicht ein harmloses Ereignis einem zuvor erlebten traumatischen Ereignis. Verstärkte, physiologischen Körperreaktionen sind die Folge und führen zu fehlangepasstem Angst- und Vermeidungsverhalten. Ein solches neuronales Substrat für die Verallgemeinerung von Angst ist z.B. der Hippokampus, dessen stark reduzierte Volumengröße oftmals in PTBS Patienten einhergeht. Mögliche Dysfunktionen des hippokampalen Netzwerkes führen nicht nur zu Gedächtnisdefiziten, sondern betreffen auch kognitive Prozesse und emotionalen Reaktionen zu furchtsamen Ereignissen. Der ventrale Teil des Hippokampus’ (vHPC) spielt eine Rolle bei der Regulierung von Emotionen und angstähnlichem Verhalten. Er sendet direkte Verbindungen zu etlichen nachgeschalteten limbischen Regionen wie die Amygdala und den Hypothalamus. Dennoch bleiben die Ursachen unbekannt, wie solche Dysfunktionen im hippokampalen-limbischen Netzwerk zu einer Ausprägung von fehlangepassten Verhalten und dessen Krankheitsbild führen. In dieser Studie fokussiere ich mich auf den vHPC und dessen zugrunde liegende bzw. gestörte Netzwerke in Verbindung mit angstauslösendem Verhalten. Um dies zu bewerkstelligen, wurden fluoreszente neuronale Tracer und einen Kalzium-sensitiven Indikator verwendet, um die aktivierten Neuronen und die nachgeschalteten Regionen im unkonditionierten Zustand zu identifizieren und herauszufinden ob diese für normal-adaptive Verhalten codieren. Es stellte sich heraus, dass eine sehr kleine, inhibitorische neuronale Population vom vHPC in die Amygdala projiziert und die Informationen dorthin weiterleitet. Um dies näher zu verstehen, wurde weiter auf die inhibitorische (GABAerge) Subpopulation im vHPC fokussiert, um zu verstehen, wie die neuronalen (inhibitorischen) Muster im Zusammenhang mit dem initialen Lernen verbunden sind. Im weiteren Verlauf stellte sich heraus, dass sowohl der unkonditionierte Stimulus als auch der konditionierte Stimulus beides per GABAerge Neuronen reguliert wird und somit der Informationsoutput der exzitatorischen Neuronen (Pyramidenzellen) „eingeschränkt“ wird. Weitere Experimente sind zu empfehlen, um weiteres Licht ins Dunkle zu bringen, um die Unterschiede bei dem Lernprozess besser zu verstehen, welche zu einer Übergeneralisierung und maladaptiven Verhalten und letztendlich PTBS und ähnlichen angstähnlichem Verhalten führen.
