Память о страхе под контролем: как гормоны щитовидной железы все решают

Учёные раскрыли ключевую роль гормонов щитовидной железы в формировании памяти о страхе
Новое исследование, опубликованное в журнале Molecular Psychiatry, предполагает, что система гормонов щитовидной железы в мозге может быть мощным двигателем формирования памяти о страхе. Сигналы гормона щитовидной железы в миндалевидном теле — части мозга, отвечающей за обработку эмоций — активировались не только во время обучения страху, но и были необходимы для хранения памятей о страхе. Увеличение активности гормонов щитовидной железы усиливало память о страхе, в то время как блокировка её ослабляла. Эти результаты могут помочь открыть новые пути лечения травматического расстройства, такого как посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР).

Известно, что миндалевидное тело является незаменимым для обучения ассоциации опасности с конкретным стимулом, например, с тоном, который парным с ударом в лабораторных условиях. Этот процесс, известный как Павловское Conditioning страха, давно используется в исследованиях на животных для изучения реакции мозга на угрозу. Тем временем система гормонов щитовидной железы традиционно связывается с обменом веществ и ранним развитием мозга. Однако всё чаще она связывается с настроением, тревожностью и памятью. Тем не менее, исследователи имеют ограниченное понимание того, как гормоны щитовидной железы влияют на способность взрослого мозга хранить эмоционально значимые воспоминания — особенно в таких областях мозга, как миндалевидное тело.

Гормоны щитовидной железы, такие как трийодтиронин (T3), взаимодействуют с определенными рецепторами в мозге, называемыми рецепторами гормонов щитовидной железы (TR). Эти рецепторы действуют как трансCRIPTIONAL регуляторы: когда они связываются с T3, они активируют гены, которые помогают регулировать пластичность мозга — способность мозга адаптироваться на основе опыта. В несвязанном состоянии эти рецепторы подавляют активность генов. Эта двойная функция делает их многообещающей целью для изучения того, как гормоны могут формировать эмоциональное обучение на молекулярном уровне.

Чтобы исследовать это, команда исследователей сосредоточилась на мышах, проходящих обучение страху. Исследование использовало широко признанную экспериментальную процедуру: мышам подвергали воздействию тона, а затем легкого удара по ноге, создавая ассоциацию между ними. Исследователи изучили, были ли активированы гены, связанные с гормоном щитовидной железы, в миндалевидном теле после этого обучения. Они также проверили, повлияет ли прямое манипулирование активностью гормонов щитовидной железы в миндалевидном теле на формирование памяти о страхе.

Исследование состояло из нескольких наборов экспериментов. В одном из них исследователи хирургически имплантировали крошечные канюли в миндалевидное тело взрослым самцам мышам. Эти канюли позволили им точно вводить гормон T3 или антагонист TR — до или после того, как мыши подвергались парным тонам и ударам. Цель заключалась в том, чтобы наблюдать, улучшает ли или блокирует гормональная сигнализация в этой области мозга консолидацию памяти о страхе, которая является процессом, при котором краткосрочные воспоминания становятся стабильными со временем.

Было установлено, что введение T3 непосредственно в миндалевидное тело приводило к более сильным воспоминаниям о страхе, что измерялось повышением поведения замерзания, когда тон затем проигрывался. Напротив, блокировка рецепторов щитовидной железы с помощью антагонистов ослабляла память о страхе. Эти изменения не были связаны с различиями в том, как мыши учились во время самой учебной сессии, а отражали, насколько хорошо они удерживали память после этого.

В дополнительных экспериментах исследователи создали состояние гипотиреоза у мышей, кормя их диетой с низким содержанием йода в сочетании с химическим веществом, блокирующим производство гормонов щитовидной железы. Как и ожидалось, у этих мышей было отмечено более низкий уровень гормонов щитовидной железы в крови. У них также были нарушены воспоминания о страхе. Удивительно, но исследователи смогли обратить это нарушение памяти, введя T3 в миндалевидное тело, подтвердив, что локальная гормональная сигнализация в этой конкретной области мозга была достаточной для компенсации поведенческих нарушений, вызванных системным дефицитом гормонов.

Исследователи также изучили, какие конкретные гены в миндалевидном теле регулируются гормонами щитовидной железы во время обучения страху. Используя метод количественной PCR, они выявили несколько генов, активность которых изменилась после условного страха. Среди них были как гены, которые обычно активируются T3 (такие как Dio2 и Reln), так и гены, которые обычно подавляются (такие как Trh и Aldh1a3). Эти транскрипционные изменения соответствовали идее о том, что гормоны щитовидной железы помогают координировать молекулярный ответ мозга на угрозу, подготавливая его к хранению эмоциональных воспоминаний.

Исследователи использовали метод визуализации, называемый RNAscope, чтобы подтвердить, что некоторые из этих генов активировались именно в миндалевидном теле, а не в близлежащих областях. Они также подтвердили, что эти изменения произошли в течение нескольких часов после обучения страху, что предполагает прямую связь между гормональной сигнализацией и ранними этапами формирования памяти.

Кроме памяти, исследователи также протестировали, как активность гормонов щитовидной железы в миндалевидном теле повлияла на тревожные поведения. В отдельном тесте в открытом поле мыши, получавшие T3 в миндалевидном теле, провели меньше времени, исследуя центр арены, и показывали меньше подвижности в целом. Эти поведения свидетельствует о повышении тревожных реакций, что согласуется с идеей о том, что гормоны щитовидной железы могут влиять на эмоциональное возбуждение помимо памяти.

В целом исследование предоставляет сильные доказательства того, что система гормонов щитовидной железы является динамичным и влиятельным игроком в сети эмоциональной памяти мозга взрослых. В то время как ранее исследования связывали дисфункцию щитовидной железы с расстройствами настроения, такими как депрессия и тревожность, это исследование предлагает прямой механизм, с помощью которого гормоны щитовидной железы влияют на то, как эмоционально значимые события закодированы и запоминаются.

Эти выводы также поднимают интригующие возможности для клинических исследований. Уровни гормонов щитовидной железы не измеряются регулярно у пациентов с ПТСР или симптомами, связанными с травмой, несмотря на известные ассоциации между стрессом и функцией щитовидной железы. Если будущие исследования поддержат эти выводы у человека, регуляция гормонов щитовидной железы может стать целью для новых терапий, направленных на предотвращение или изменение формирования памяти, связанной со страхом.

Но у исследования есть ограничения. Все эксперименты были проведены на самцах, оставляя открытые вопросы о том, распространяются ли те же результаты на самок. Исследователи также сосредоточились на относительно коротких временных рамках, в основном тестируя память через 24 часа после обучения. Неясно, как долго наблюдаемые эффекты T3 или его антагонистов продолжаются, или как эти гормональные пути взаимодействуют с другими известными регуляторами памяти, такими как серотонин, дофамин или гормоны стресса.

Будущие работы могут изучить, вовлечены ли те же гормональные пути в более хроническую или обобщенную тревогу и может ли нацеливание на эти пути улучшить результаты лечения у лиц с травматическими расстройствами. Исследователи также могут исследовать, как ранний стресс влияет на гормональную сигнализацию в мозге, что может помочь объяснить, почему некоторые люди более уязвимы к долгосрочным эффектам травмы, чем другие.

Исследование "Доказательства регуляции гормонов щитовидной железы памяти и пластичности, зависящей от миндалевидного тела" было написано Стефани А. Мэддокс, Ольгой Я. Пономаревой, Коулом Е. Залески, Мишель Х. Чен, Кристен Р. Велла, Энтони Н. Холленбергом, Клаудией Кленгель и Керри Дж. Реслером.