Роль амигдалы в механизмах эмоций, памяти и мотивации

Миндалина (амигдала) относится к базальным ганглиям больших полушарий. Расположена в коре медиальной стенки основания височной доли (спереди от гиппокампа). Гиппокамп во многом работает под контролем амигдалы. Поражение амигдалы приводит к нарушению работы гиппокампа.

Кортикальные и медиальные ядра (дорзомедиальная часть миндалины) участвуют в обработке вкусовой и обонятельной информации, которая затем передается к центрам пищевого поведения в гипоталамус. Базолатеральная группа ядер включена в регуляцию эмоционального поведения через связи с корой, таламусом и «септо-гипоталамо-мезенцефальным континуумом» (гипоталамус+средний мозг)

Имеет связи с сенсорной корой, подкорковыми сенсорными зонами, с центрами подкрепления, вегетативной нервной системой, префронтальной корой

Гиппокамп и амигдала генерируют очень длительные нейронные активности. Такая потенциация запускает генные механизмы, которые приводят к созданию белков в количестве, необходимом для перестройки и усиления синаптических связей.

Эмоции:

В 1937 г. Г. Клювер и П. Бьюси опубликовали результаты опытов с удалением у обезьян обеих височных долей вместе с миндалиной и гиппокампом: после операции пропала всякая агрессивность, в том числе та, которая необходима для самозащиты и поддержания своего статуса во взаимоотношениях с другими особями, стали менее осторожными, сексуальная активность повысилась и стала неупорядоченной, без разбору исследовали все объекты, даже опасные, забирая их в рот, перестали бояться змей (психическая слепота) То же людей с повреждением височных долей мозга - «синдром Клювера — Бьюси». Позже было доказано, что исчезновение эмоций страха прежде всего связано с нарушением функций миндалины и ее связей с нижневисочной корой, где локализованы гностические единицы, реагирующие на эмоциональную экспрессию. Электростимуляция амигдалы у человека вызывает ощущения страха, тревожности и в редких случаях – чувство удовольствия.
Амигдала играет критическую роль в обработке сопряжённых с болью негативных эмоций. Боль усиливает активность амигдалы. После обработки болевой информации в базолатеральной амигдале она поступает в центральное ядро амигдалы, которое даёт проекции в контролирующие боль центры ствола мозга. Регистрируются процессы долговременной потенциации (за счет глутаматергической передачи) в синапсах между нейронами базолатеральной и центральной амигдалы, поэтому на вновь приходящие болевые импульсы реакция усиливается.

страх: миндалина собирает сигналы, (прежде всего, стрессогенные) врожденно значимые и ставшие значимыми в ходе обучения, и далее действует на гипоталамус; гипоталамус отвечает за вегетативную, эндокринную и эмоциональную составляющие реагирования. The Paths of Fear (Пути страха); High road - запуск вегетативного, эндокринного и эмоционального сопровождения оборонительных программ, являющихся результатом обучения: стимул(паук)  таламус  сенсорная кора  гиппокамп  миндалина  гипоталамус. Low road: то же для врожденно обусловленных программ: стимул (паук)  таламус миндалина  гипоталамус.

Результаты современных исследований амигдалы (2000-2014): 1. Испытуемые - 96 чел. (ж/п). Стимулы: эмоционально нейтральные и негативно окрашенные объекты (сцены, лица) (‘ International Affective Picture System Stimuli Set’) разной «интенсивности» и «негативности» (корр.= 0.89). Субъективный отчет об интенсивности (!) эмоции + фМРТ (с прицелом на АМ). Итог: чем выше интенсивность эмоции, тем выше активность амигдалы и эффективней запоминание (через 3 недели после экспериментов). Левая АМ болееактивна у женщин (межполовые различия!)

2. По данным на грызунах (крысы, мыши): система мозга, связанная с формированием пассивнооборонительных реакций на угрожающие стимулы («страх»), включает медиальную ПФ кору, медио-дорзальное ядро таламуса и базолатеральное ядро амигдалы.

При синдроме отмены в центральной амигдале в 5 раз увеличивается уровень кортикотропин-освобождающего фактора, что способствует развитию тревожности.

В амигдале обезьяны имеются нейроны, избирательно реагирующие на разные «ключевые признаки» эмоционально окрашенных выражений лица. Это, видимо, объясняется связями амигдалы с верхней височной бороздой, где локализованы зрительные нейроны-детекторы лиц. Методом ЯМРИ (ядерная магнитная резонансная интроскопия) показано, что у человека амигдала активируется избирательно при предъявлении разного рода эмоциональных выражений лиц (даже в тех случаях, когда эти сигналы «зашумлены» и не осознаются испытуемым).

Двустороннее повреждение миндалин препятствует распознаванию мимики страха, не влияя на идентификацию знакомых и незнакомых лиц, а также интонационных признаков страха и гнева.

Нейроны лиц (эмоциональных выражений лиц) в амигдале могут быть включены в систему регуляции социальных отношений, которые закономерным образом нарушаются при поражении этой структуры (например, резко меняются отношения доминирования в сообществе обезьян).

Память, эмоциональное обучение: поражения миндалины приводят к нарушениям памяти на эмоциональные события (особенно, связанные со страхом), обучения с одной попытки.

Эмоциональная память зависит от силы НА-ергических (Норадреналин) модулирующих влияний. Инъекция в миндалину НА, воздействие электрошоком, увеличивающее также выброс НА, улучшают долговременную эмоциональную память крысы. Прием по поводу ишемической болезни сердца наиболее распространенных лекарств, блокирующих симпатическую систему (пропранолола), приводит к снижению метаболической активности миндалины, необходимой для формирования эмоциональной памяти.

Данные клиники и нейронных исследований на обезьянах свидетельствуют о важной роли амигдалы в процессах научения, а именно в формировании ассоциативных связей между стимулом и эмоционально окрашенным подкреплением (положительным и отрицательным). Часть нейронов амигдалы реагирует на сенсорные стимулы разных модальностей, а другая часть – только на подкрепляемые стимулы. Таким образом, амигдала, по-видимому, обеспечивает механизм так называемого эмоционального обучения.

система вознаграждения (reward learning):

система положительного подкрепления («удовольствия») включает: ядра септума, глубокие слои мозжечка и дорзо-латеральные области миндалины.

система отрицательного подкрепления (наказания) включает: гиппокамп, медиальные ядра миндалины, ядра глубоких слоев мозжечка, области покрышки среднего мозга и поясную кору.

Мотивация: амигдала вместе с гипоталамусом отвечает за многие биологические потребности: пищевую, питьевую, половую и родительскую, в безопасности (центры страха и агрессии).

Центры пищевой и питьевой потребностей (голода и жажды) находятся в средней части гипоталамуса и в меньшей мере связаны с миндалиной.
Центры полового и родит. поведения(передняя часть гипоталамуса) работают вместе с миндалиной, «откликаясь» на изменения концентрации ряда гормонов. Миндалина тормозит (сдерживает) половую мотивацию; при ее повреждении – гиперсексуальность в ущерб другим формам поведения.
Центры страха и агрессии (задняя часть гипоталамуса) работают под управлением миндалины.
С миндалиной также связана потребность доминирования в стае и ряд других «зоосоциальных» (по П.В. Симонову) потребностей.

В каждый момент времени может быть только одна доминанта. Для этого информация от центров потребностей (гипоталамус, миндалина) передается в ассоциативную лобную кору («центр воли и инициативы»). Миндалина выделяет доминанту, а также меняет доминанту при изменении условий, появлении врожденно значимых сенсорных сигналов и т.п.

Миндалина способна влиять на прилежащее ядро ( сигналы о получении подкрепляющих стимулов), а также на кору больших полушарий (выбор и смена доминанты).

При повреждении миндалины наблюдается нарушение процедуры выбора и смены доминанты, нервная система может «зависать» на той или иной потребности (мании, психозы, в частности, гиперсексуальность, агрессивность, чрезмерное потребление пищи). При этом более «тонкие» потребности (например, стремление доминировать в стае) нередко вообще исчезают

В тот момент, когда информация о доминирующей потребности попадает в лобную кору, можно говорить о возникновении мотивации.

Легкость и быстрота смены программы (ассоциативная лобная кора), а также смены доминанты (миндалина) – важнейшая индивидуальная характеристика нервной системы («подвижность»).

 

23.Роль дофаминэргических нейронов прилежащего ядра в механизмах эмоций, обучения и поведения.
Дофаминергическая (ДА-ергическая) система - это совокупность взаимосвязанных нейронов, секретирующих в качестве трансмиттера дофамин(ДА), который относится к группе катехоламинов. Дофамин является одним из химических факторов внутреннего подкрепления (ФВП) и служит важной частью «системы вознаграждения» мозга, поскольку вызывает чувство удовольствия (или удовлетворения), чем влияет на процессы мотивации и обучения. Дофамин естественным образом вырабатывается в больших количествах во время положительного, по субъективному представлению человека, опыта — к примеру, секса, приёма вкусной пищи, приятных телесных ощущений, а также наркотиков. Нейробиологические эксперименты показали, что даже воспоминания о поощрении могут увеличить уровень дофамина, поэтому данный нейромедиатор используется мозгом для оценки и мотивации, закрепляя важные для выживания и продолжения рода действия. Дофамин играет немаловажную роль в обеспечении когнитивной деятельности. Активация дофаминергической передачи необходима при процессах переключения внимания человека с одного этапа когнитивной деятельности на другой. Медиаторам — химическим посредникам в синаптической передаче информации — придается большое значение в обеспечении механизмов долговременной памяти. Основные медиаторные системы головного мозга - холинэргическая и моноаминоэргическая (включает норадреноэргическую, дофаминэргическую и серотонинэргическую) — принимают самое непосредственное участие в обучении и формировании энграмм памяти. Моноаминоэргические системы мозга в большей степени связаны с обеспечением подкрепляющих и мотивационных составляющих процессов обучения и памяти. Важно подчеркнуть, что холинэргическая система испытывает на себе модулирующее влияние со стороны моноамионоэргической системы. Под действием этих влияний может изменяться активность холинэргических синапсов и запускаться цепь биохимических внутриклеточных процессов, приводящих к более эффективному образованию энграмм.
В 70-х гг. исследования и обширный анализ физиологической роли нигростриатной дофаминергической системы (входит в дофаминоэргическую систему) показал, что управление психомоторными процессами на уровне стриатума увязывается теснейшим образом с обменом дофамина. Были получены данные, указывающие на существенную роль в мозговой деятельности восходящих мезокортикальных дофаминергических проекций. Согласно общепринятой на данный момент точке зрения, мезокортикальная и мезолимбическая системы (входят в дофаминэргическую систему) вовлечены в механизмы памяти и обучения.
У обезьян было показано участие дофаминовых нейронов вентральной области покрышки среднего мозга в кратковременном изменении импульсной активности в мотивационных процессах и процессах внимания. В ходе фармакологических исследований выявлено, что активация D1 и D2 рецепторов в гиппокампе улучшала приобретение и сохранение различных навыков у крыс. Схожие эффекты отмечали у обезьян при активации D1 и D2 рецепторов во фронтальной коре. На основании выраженности реакции в ответ на помещение в клетку новых предметов, у крыс было обнаружено снижение уровня исследовательской активности в результате разрушения мезокортикофугальных дофаминергических нейронов. Инъекция апоморфина (агонист дофаминовых рецепторов) способствовала восстановлению исследовательского поведения.
Есть данные об участии мезокортикофронтальной системы дофаминовых нейронов в реакции животных на стресс и регуляцию эмоциональных состояний. В ходе эксперимента у мышей и крыс вызывали аффективные реакции и по изменению содержания дофамина во фронтальном неокортексе судили о влиянии стресса на данную систему.
По утверждению некоторых исследователей, дофамин мезолимбической и нигростриатной систем необходим для определения животным значимости стимулов, связанных с подкреплением. Высвобождение дофамина в n. аccumbens играет важную роль в запуске реакций приближения, тогда как дофаминергическая нигростриарная система скорее вовлечена в проявление фиксированных инструментальных навыков. Дофамин n. accumbens участвует также в формировании реакций избегания.

24. Биохимические механизмы эмоций: роль биогенных аминов (катехоламины, серотонин, ГАМК).

Модальность, качество эмоций, их интенсивность определяются взаимоотношением норадренергической, дофаминергической, серотонинергической, холинергической систем, а также целым рядом нейропептидов, включая эндогенные опиаты. Важную роль в развитии патологии настроения и аффектов играют биогенные амины (серотонин, дофамин, норадреналин). По мнению С. Кети, с ростом концентрации серотонина в мозге настроение у человека поднимается, а его недостаток вызывает состояние депрессии. Положительный эффект электрошоковой терапии, в 80% случаев устраняющей депрессию у пациентов, связан с усилением синтеза и ростом норадреналина в мозге. Вещества, которые улучшают настроение, увеличивают содержание норадреналина и дофамина в нервных окончаниях. Результаты обследования мозга больных, покончивших с собой в состоянии депрессии, показали, что он обеднен как норадреналином, так и серотонином. Причем дефицит норадреналина проявляется депрессией тоски, а недостаток серотонина – депрессией тревоги. Нарушения в функционировании холинергической системы ведут к психозу с преимущественным поражением интеллектуальных (информационных) процессов. Холинергическая система обеспечивает информационные компоненты поведения. Холинолитики – вещества, снижающие уровень активности холинергической системы, ухудшают выполнение пищедобывательного поведения, нарушают совершенство и точность двигательных рефлексов избегания, но не устраняют реакцию на боль и не снимают чувства голода.
Состояние агрессивности зависит от соотношения активности холинергической и норадренергической систем. Повышение агрессивности объясняется ростом концентрации норадреналина и ослаблением тормозного влияния серотонина. У агрессивных мышей замечен пониженный уровень содержания серотонина в гипоталамусе, миндалине и в гиппокампе. Введение серотонина угнетает агрессивность животного.
Хорошей экспериментальной моделью для изучения биохимической природы эмоций является феномен самостимуляции мозга. Методику для самораздражения мозга была разработана Дж.Олдсом и П.Милнером. Наиболее подробную карту точек самораздражения в мозге крысы составил Дж.Олдс. Оказалось, что самый сильный эффект самораздражения связан с гипоталамусом, медиальным переднемозговым пучком и перегородкой. При электрической самостимуляции мозга через вживленные электроды животные проявляют удивительную настойчивость в стремлении продолжить самораздражение. Значит, данная самостимуляция сопровождается положительным эмоциями, которые животное стремится продлить. Все пункты самостимуляции объединяет то, что они совпадают с локализацией норадренергических и дофаминергических структур. Следовательно, феномен самораздражения связан с участием двух основных систем: норадренергической и дофаминергической.
В феномене самостимуляции выделяют мотивационный и подкрепляющий (награждающий) компоненты. Предполагают, что норадреналин связан с побуждающим, мотивирующим компонентом в реакции самораздражения, а дофамин – с подкрепляющим, “награждающим” эффектом, возникающим в результате самостимуляции и сопровождающимся положительным эмоциональным переживанием.
На основе данных о механизмах самораздражения большинство исследователей склоняется к мнению, что возникновения положительных эмоций связано с активацией специального механизма вознаграждения (“награды”). Основой этого механизма является катехоламинергическая система.
В настоящее время повышенный интерес вызывает концепция Дж.Пейпеца об особых функциях поясной извилины, которую он рассматривает как орган, в котором формируется субъективное, осознанное эмоциональное переживание. Возможно, именно здесь представлен корковый уровень эмоционального анализатора. Обратная связь поясной извилины с гипоталамусом, которая утверждается в концепции "круга Пейпеца", дает основание видеть в ней путь, через который осуществляется влияние осознанного субъективного переживания на поведенческое выражение эмоций, которое в конечном счете программируется на уровне гипоталамуса, координирующего вегетативные и моторные проявления эмоций.
Впервые гамма-аминомасляную кислоту обнаружили в мозге Е. Робертс и С. Френкель в 1950 году. Но ее главное свойство открыл в 1963 году английский ученый К. Крневич. Стало ясно, что ГАМК может тормозить любые электрические потенциалы как в коре, так и в других участках мозга. Это вещество вырабатывается и выделяется именно в тех областях мозга, которые ответственны за торможение нервной активности. Считается, что ГАМК обеспечивает передачу тормозящих импульсов приблизительно в 30-50% синапсов клеток мозга.

 

25. Биохимическая специфика механизмов регуляции социального поведения: роль дофаминергической системы мозга и ‘коммуникативных нейропептидов’.

Социальное поведение – это действия человека среди людей и относительно людей.

 

Г. Могенсон и его коллеги, рассматривая механизм локомоции и оральных двигатель­ных актов, связанных с глотанием, поеданием пищи и питьем, в качестве ключевых структур мозга выделяют хвостатое ядро и при­легающее ядро стриатума (часть базальных ганглиев). Функция ХЯ — обеспечение произвольных действий в составе навыка. Прилегаю­щее ядро имеет отношение к врожденному поведе­нию. Инъекция ДА в прилегающее ядро вызывает у крыс локомо­торные реакции в открытом поле. Прилегающее ядро находится под контролем вентрально-тегментальной области (ВТО), которая получает ДА-ергические проек­ции от ствола мозга. Активация ВТО вызывает эффект «торможения торможения» (тормозных интернейронов), что обеспечивает ДА-ергическое возбуждение нейронов прилегающего ядра. Предполагают, что сигналы из ВТО к прилегающему ядру иници­ируют различные виды целенаправленного поведения (оборони­тельное, пищевое, питьевое).

Сходный механизм действует и в системе черная субстанция — ХЯ. Черная субстанция относительно ХЯ выполняет функцию, аналогичную ВТО для прилегающего ядра.

Существует общий биохимический механизм актуализации моторных программ в результате роста активности ДА- и НА-ергических систем в мозге. Эти системы обладают свойством тормозить тормозные интернейроны и тем самым растормаживать нейронные сети.

Имеются данные о наличии в стриатуме ГАМК-ергических тор­мозных интернейронов, которые тонически тормозят запрограм­мированные нейронные цепи, управляющие позой и движения­ми, а сами тормозятся ДА-ергическими нейронами из черной суб­станции. Показано, что НА-волокна проецируются в мозжечок, их активация также ведет к торможению тормозных интернейронов.

Сейчас многие исследователи разделяют точку зрения, соглас­но которой ДА- и НА-ергические пути участвуют в подавлении активности тормозных интернейронов в структурах, вносящих вклад в инициацию и двигательный контроль поведения.

 

+ Инфа из курса ФЦНС:

Серотонин – блокировка слабых сигналов в коре больших полушарий, снижение уровня болевой чувствительности и снижение активности центров отрицательных эмоций.

Дофамин – в гипоталамусе действует на секрецию пролактина, гормона, активирующего лактацию и родительское поведение, тормозит половую мотивация и овуляцию. ДА-аксоны в базальных ганглиях определяют общий уровень двигательной активности, положительные эмоции, связанные с движениями.