Imparare ed imparare a temere: i due volti della noradrenalina.
L’apprendimento emotivo può creare forti memorie e risposte emozionali potenti, ma il comportamento flessibile richiede che queste risposte siano inibite quando non sono più appropriate.
Gli scienziati del RIKEN Brain Science Institute in Giappone hanno scoperto che l’apprendimento emotivo e flessibile si basa su un’importante divisione del lavoro nel cervello.
Pubblicato nella rivista Nature Neuroscience, lo studio mostra che questi diversi stati di apprendimento richiedono distinte popolazioni di neuroni che originano nel locus coeruleus del cervello e trasmettono segnali usando la noradrenalina.
La noradrenalina è un ormone e neurotrasmettitore che è implicato nelle funzioni del sistema nervoso simpatico come aumentare la frequenza cardiaca, la pressione sanguigna e il flusso di sangue ai muscoli. Nel cervello, la noradrenalina ci aiuta a stare attenti e concentrare la nostra attenzione, ma è anche importane per l’apprendimento emotivo, soprattutto quando si tratta di paura e ansia. Anche se gli scienziati hanno pensato a lungo che tutti i neuroni noradrenergici nel locus coeruleus trasmettono gli stessi segnali al resto del cervello attraverso una singola popolazione omogenea di cellule, qualcosa di nuovo è stato è aggiunto a questa conoscenza dalla squadra del RIKEN.
Come spiega il leader del team Joshua Johansen, ” il locus coeruleus funziona in molti comportamenti, tra cui l’apprendimento emotivo e la flessibilità cognitiva e comportamentale. Ci si chiede come un sistema omogeneo possa regolare questi aspetti apparentemente opposti del comportamento. Sorprendentemente la risposta è che il sistema non è omogeneo “.
Il team ha raggiunto questa conclusione esaminando due tipi di apprendimento. Il primo è stato l’apprendimento della paura in cui un animale impara ad associare un suono ad un evento temibile. Questo tipo di apprendimento è noto per coinvolgere aumenti di noradrenalina in una parte del cervello chiamata l’amigdala. Il secondo è l’estinzione dell’apprendimento della paura in cui l’associazione tra il suono e l’evento è scoperta attraverso la ripetizione del suono senza l’evento temibile. Questo tipo di apprendimento flessibile comporta l’aumento della noradrenalina in una parte del cervello chiamata corteccia prefrontale mediale.
Gli esperimenti hanno mostrato che durante l’apprendimento della paura, la maggior parte dei neuroni noradrenergici sono stati attivati dall’intensa situazione avversa. Tuttavia, quando le risposte di paura sono cambiate durante l’estinzione dell’evento, un gruppo di neuroni nel locus coeruleus è stato attivo all’inizio dell’apprendimento quando le reazioni di paura erano ancora elevate, mentre un altro gruppo ha cominciato a rispondere quando l’associazione è stata ignorata e le reazioni emotive sono state soppresse.
Ulteriori esperimenti hanno rivelato che il gruppo di cellule noradrenergiche attive negli stati terribili ha trasmesso proiezioni all’amigdala, mentre il gruppo attivo durante l’estinzione ha trasmesso proiezioni alla corteccia prefrontale mediale.
Le funzioni di queste due proiezioni distinte sono diventate chiare quando il team ha usato l’ottogenetica (l’optogenetica è una scienza emergente che combina tecniche ottiche e genetiche di rilevazione, allo scopo di sondare circuiti neuronali all’interno di cervelli intatti di mammiferi e di altri animali, in tempi dell’ordine dei millisecondi, tempi necessari per comprendere le modalità di elaborazione e trasformazione delle informazioni tra neuroni) per inibire l’uno o l’altra proiezione durante i diversi stadi di apprendimento. L’inibizione della proiezione all’amigdala durante l’apprendimento della paura impediva agli animali di associare il suono con l’evento temibile e facilitava un ritorno al comportamento normale e flessibile. Al contrario, l’inibizione della proiezione prefrontale non ha avuto alcun effetto sull’apprendimento della paura, ma ha ridotto l’apprendimento di estinzione, inducendo gli animali a comportarsi come se avessero paura del suono anche se non prevedeva più l’evento temibile.
“Anche se tutte le cellule noradrenergiche hanno risposto significativamente durante l’apprendimento intenso della paura, abbiamo scoperto che durante l’estinzione dell’apprendimento, quando le risposte emotive devono essere soppresse, le piccole popolazioni di cellule di noradrenalina erano diversamente impegnate”, ha riferito Johansen. “In particolare, l’attivazione passa da cellule proiettate dall’amigdala che cercano di sostenere le risposte di paura, alle cellule prefrontali che sono importanti per superare queste risposte emotive: è ciò che consente un passaggio dalle risposte emozionali riflessive a un comportamento normale e flessibile”.
Poiché i farmaci che mirano al sistema della noradrenalina sono attualmente in fase di sviluppo per il trattamento dei disturbi d’ansia, questi risultati potrebbero avere un impatto sulla scoperta di nuovi farmaci.
“Conoscendo i circuiti dettagliati che sottendono all’apprendimento della paura e della sicurezza”, spiega Johansen, “il nostro studio suggerisce che approcci di trattamento basati sulla noradrenalina beneficerebbero di un target più specifico e di una regolazione differenziale di queste popolazioni di cellule noradrenergiche”.
Il laboratorio sta ora esaminando le differenze molecolari tra queste diverse popolazioni cellulari nella speranza di sviluppare migliori trattamenti farmacologici per i disturbi d’ansia.
Fonte: Nature
