Hjärnan är det mest komplexa biologiska materialet och den har utvecklats under hundratals miljoner år, från enkla neurala nätverk, som utför enkla inlärda beteenden, till exempel att undvika farliga situationer för att förbättra överlevnaden. Den viktiga rollen för minnen är central för överlevnad, så det är självklart att konstellationen av interagerande celler som bildar minnesengram måste gå långt tillbaka på den evolutionära tidsskalan.

Den förhärskande dogmen idag är dock att minnen bildas i hippocampus och senare lagras i hjärnbarken. Denna begränsade syn tar inte hänsyn till andra hjärnstrukturer, särskilt de evolutionärt äldre hjärnstrukturerna, som utför en dynamisk omorganisation av anatomiska och funktionella kretsar för att bilda och lagra minnen.

I en nyligen publicerad studie i tidskriften Journal Neuron resonerar ett internationellt tvärvetenskapligt team, under ledning av Ikerbasqueforskaren Mazahir T. Hasan, om att minnes-”engram” eller ”spår” troligen kan bildas och bevaras även i evolutionärt gamla hjärnstrukturer, t.ex. i hypothalamus. Forskarna riktade in sig på specifika celltyper i hypotalamus, nämligen neuroner som producerar oxytocin – en neuropeptid som kontrollerar olika känslomässiga funktioner i hjärnan, bland annat rädsla.

Gruppen utvecklade en ny genetisk metod för att selektivt märka oxytocin-neuronerna som rekryteras under inlärning, minnesbildning och minnesåterhämtning. Med hjälp av denna teknik upptäckte författarna att det faktiskt bildas och bevaras kontextspecifika engram i de hypotalamiska kretsarna och att störning av dessa engramkretsar drastiskt påverkar minnen av rädsla.

Denna slutsats kom från experimenten där författarna smugglade in genetiska brytare i hypotalamus som var utformade för att selektivt ”märka” de oxytocinneuroner som aktiveras under återvinning av rädsla. Dessa ”märkta” celler var genetiskt laddade med virus med konstruerade proteiner för att manipulera neuronal aktivitet antingen genom stimulering med blått ljus för att aktivera de märkta cellerna (så kallad optogenetik) eller genom att leverera en syntetisk kemikalie för att tysta dessa neuroner (så kallad kemogenetik). När forskarna aktiverade de märkta cellerna började djuren, som lärt sig att frysa i en farlig miljö, att röra sig. I princip blockerades uttrycket för rädsla så länge neuronerna är aktiverade. När det blå ljuset stängdes av återkom räddhetsuttrycket. Detta visar att de märkta cellerna ”innehåller kunskapen” om rädsla. Författarna utförde sedan det omvända experimentet genom att stänga av de engrammatiska oxytocinneuronerna. De fann att samma krets även behövs för att utplåna rädsla i en process som kallas ”extinction”. Anmärkningsvärt är att dessa celler genomgår en enorm plasticitet och växlar från långsam överföring som förmedlas av neuropeptiden oxytocin till snabb respons genom den snabbt aktiverande glutamatöverföringen.

Denna upptäckt är en ”game-changer”, eftersom den kräver åtgärder för att utforska minnes-engrammen i de olika hjärnregionerna, både lägre och högre hjärnstrukturer. Genom att förstå de anatomiska och funktionella kretsarna för rädsla bör det vara möjligt att utforma innovativa strategier för att behandla psykiska sjukdomar hos människor när minnet av rädsla blir patologiskt, t.ex. vid allmän ångest och särskilt posttraumatiska stressstörningar.

För mer information: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31104950