Исследования, проведенные на мышах, продемонстрировали, что учащенное сердцебиение может провоцировать тревожное состояние, усиливая чувства страха и паники.
Беспокойство и паника могут провоцировать учащенное сердцебиение. Однако, возникает ли обратная связь, когда повышенная частота пульса вызывает тревогу? Этот вопрос долгое время оставался предметом споров. Только сейчас исследователи из Университетского колледжа Лондона смогли показать, что сокращения сердца действительно могут воздействовать на мозг – по крайней мере, у мышей. Работа Карла Дейссерота (Karl Deisseroth) и его коллег опубликована в журнале Nature.
Дейссерот считается одним из пионеров оптогенетики — подхода, основанного на использовании светочувствительных белков, опсинов, для управления нейронной активностью. Ещё несколько лет назад группа исследователей под руководством Дейссерота представила описание канального родопсина 2, полученного из водорослей, и создала на его основе высокоэффективный синтетический опсин ChRmine. Такой «выключатель» способен воспринимать излучение достаточно большой длины волны, которое проникает сквозь ткани поверхности тела. Это дает возможность контролировать клетки и органы, находящиеся в глубине.
В новом исследовании Дейссерот и его соавторы применили вирусные векторы для доставки гена, кодирующего ChRmine, в клетки сердечной мышцы лабораторных мышей. Для стимуляции тахикардии, то есть учащенного сердцебиения, на животных надели специальные «жилеты» со светодиодами. В состоянии покоя сердце мыши обычно сокращается около 600 раз в минуту, однако, благодаря генетически модифицированным клеткам и световому воздействию, этот показатель удавалось увеличивать до 900 ударов в минуту.
Изначально, когда сердцебиение грызунов искусственно увеличивалось, они не проявляли признаков беспокойства. Складывалось впечатление, что отсутствует взаимодействие между сердцем и мозгом. Однако последующие, более детальные исследования, подтвердили наличие такой обратной связи.
Для достижения данного результата необходимо обеспечить создание минимально приемлемых условий, таких как перемещение животных из узкой клетки в просторное открытое пространство, что само по себе вызывает у них стресс. В подобных условиях оптогенетическая стимуляция сердца провоцировала у генетически модифицированных мышей значительно более сильную реакцию страха, чем у особей из контрольной группы. Ощущая учащенное сердцебиение, они в панике прижимались к стенам и углам, стремясь избежать открытых участков вольера.
Используя флуоресцентные маркеры, исследователи отследили, какие области мозга мышей активируются в ответ на учащенное сердцебиение. Результаты показали, что наиболее интенсивная работа наблюдается в нейронах коры задней доли островка и префронтальной коры. Обе эти структуры играют ключевую роль в обработке сенсорных данных, и подавление активности префронтальной коры приводило к тому, что тахикардия больше не вызывала панический ответ.
Авторы полагают, что эти данные могут предложить инновационные методы поддержки людей, испытывающих повышенную тревожность и подверженных паническим атакам. В случае, если учащенное сердцебиение усиливает эти состояния, его снижение может уменьшить выраженность подобных болезненных переживаний.