Нове дослідження, опубліковане в Nature Neuroscience, виявило, що самці та самки мишей покладаються на різні ланцюги мозку для обробки загрозливих ситуацій, навіть якщо вони поводяться майже однаково. Хоча обидві статі навчилися асоціювати певні сигнали з небезпекою та демонстрували подібні захисні реакції, шляхи мозку, які вони використовували для встановлення цих асоціацій, разюче відрізнялися. Це відкриття ставить під сумнів давні припущення в нейронауці про те, що подібна поведінка передбачає подібну функцію мозку, і підкреслює важливість залучення обох статей до досліджень мозку, щоб забезпечити широке застосування результатів.
Дослідження, яке очолювала Розмарі Багот з Університету Макгілла, було розроблено для вирішення постійної прогалини в нейронауці: недостатньої представленості жінок в експериментальних дослідженнях. Історично склалося так, що самці тварин використовувалися як суб'єкти за замовчуванням у багатьох дослідженнях, виходячи з припущення, що результати будуть універсальними. Але дедалі більше доказів свідчать про те, що чоловіки та жінки часто демонструють різні моделі мозкової активності, особливо коли йдеться про обробку емоцій та стресу. Розуміння цих відмінностей має вирішальне значення для розробки методів лікування психічних розладів, таких як тривога та депресія, які часто по-різному впливають на жінок та чоловіків.

Щоб дослідити, як мозок самців і самок мишей обробляє загрозливі та не загрозливі сигнали, дослідники зосередилися на двох ключових мозкових шляхах. Обидва шляхи беруть початок у ділянках мозку, які, як відомо, регулюють емоції та прийняття рішень: медіальній префронтальній корі та вентральному гіпокампі. Ці ділянки надсилають інформацію до ділянки мозку, яка називається nucleus accumbens, що відіграє центральну роль в інтеграції сигналів, пов'язаних як з винагородою, так і з загрозою. Попередні дослідження показали, що ці зв'язки допомагають збалансувати страх і мотивацію, але те, як вони функціонують у самок, залишається значною мірою невивченим.

У дослідженні використовувалися різноманітні передові методи для вивчення активності мозку в обох статей. В одній частині експерименту 17 мишей (вісім самців і дев'ять самок) пройшли форму павловського кондиціонування, де один сигнал (наприклад, тон або світло) сигналізував про майбутній легкий удар ногою, тоді як інший сигнал не передбачав його відсутності. З часом миші навчилися завмирати — поширена реакція страху — коли з'являвся сигнал, що передбачав загрозу. Дослідники використовували волоконну фотометрію для запису змін рівня кальцію в певних клітинах мозку в режимі реального часу, що є показником нейронної активності. Записи були спрямовані на шляхи від префронтальної кори та гіпокампу до прилеглого ядра.

У паралельних експериментах дослідники використовували метод, який називається хемогенетикою, для вибіркового пригнічення активності цих шляхів. Мишам вводили ін'єкції дизайнерських рецепторів, які могли активуватися препаратом, що дозволяло дослідникам тимчасово блокувати зв'язки префронтальної долі та прилеглої долі або гіпокампу та прилеглої долі. Це дозволило їм спостерігати, як приглушення кожного шляху впливає на поведінку як у самців, так і у самок мишей. У цих хемогенетичних експериментах взяли участь загалом 90 мишей, приблизно однакова кількість самців і самок.

Протягом кількох днів кондиціонування обидві статі навчилися розрізняти загрозливі та нейтральні сигнали. Вони більше завмирали під час сигналу загрози та відновлювали нормальну поведінку під час сигналу безпеки. Але коли дослідники проаналізували записи мозку, вони виявили, що шляхи, відповідальні за навчання цій дискримінації, відрізнялися залежно від статі. У самців мишей активність шляху, що з'єднує гіпокамп з ядром accumbens, була найбільш задіяна в розрізненні загрози та безпеки. Однак у самок мишей цю ​​інформацію переносив шлях від префронтальної кори до прилеглого ядра.

Щоб підтвердити це, команда використала класифікатор машинного навчання, навчений передбачати, чи чує миша сигнал загрози чи безпеки, на основі активності її мозку. У самців лише активність гіпокампального шляху передбачала правильний сигнал, тоді як у самок – лише префронтальний шлях. Це показало, що обидві статі покладалися на різні ланцюги мозку для вирішення однієї й тієї ж задачі навчання.

Цікаво, що ці нейронні відмінності не відповідали суттєвим відмінностям у базовій поведінці завмирання, яка залишалася подібною між статями. Але коли дослідники додали завдання на винагороду, з'явилися нові статеві відмінності. Мишей навчали натискати на важіль, щоб отримати солодкі ласощі. Потім, під час тестування, знову вводили сигнали загрози та безпеки. Очікувалося, що миші зменшать натискання на важіль під час сигналу загрози, але продовжуватимуть натискати під час сигналу безпеки.

Тут дослідники виявили, що вимкнення гіпокампального шляху порушувало здатність самців пригнічувати пошук винагороди під час сигналів загрози, тоді як вимкнення префронтального шляху мало те саме значення у самок. Це не тільки погіршило їхню розрізнення між загрозою та безпекою, але й виявило, що ланцюги, які керують тим, як сигнали загрози впливають на мотивовану поведінку, не однакові у самців та самок. У самок мишей вимкнення префронтального шляху призводило до більш генералізованого страху, причому деякі миші взагалі не натискали на важіль. Але у самців вимкнення цього шляху не мало такого ефекту, що свідчить про те, що вони не покладалися на нього для розрізнення загрози та безпеки в одному й тому ж контексті.

Щоб визначити, чи були ці поведінкові ефекти спричинені відмінностями в мозковій «проводці», дослідники дослідили, як префронтальні та гіпокампальні шляхи з'єднуються з нейронами в nucleus accumbens в обох статей. Вони використовували оптогенетику та електрофізіологію зрізів мозку, щоб виміряти, наскільки сильно ці вхідні сигнали збуджували або гальмували цільові нейрони. Результати не показали суттєвих відмінностей у силі або балансі цих зв'язків між чоловіками та жінками. Це свідчить про те, що спостережувані статеві відмінності виникають не через структурні відмінності в мозку, а через те, як подібно пов'язані ланцюги залучаються під час навчання.
Ще одне несподіване відкриття стосувалося синхронності між двома шляхами. Аналізуючи час нейронної активності в обох ланцюгах, дослідники виявили, що сигнали загрози мали тенденцію знижувати синхронність між гіпокампальними та префронтальними сигналами до nucleus accumbens. Цей ефект був більш вираженим і тривав довше у жінок. І навпаки, сигнали безпеки збільшували синхронність у жінок, але не у чоловіків. Ці закономірності свідчать про те, що жіночий мозок може бути більш налаштованим на виявлення та сигналізацію безпеки, можливо, як поведінкова стратегія, щоб уникнути надмірного узагальнення загрози.

Це дослідження підкреслює, що навіть коли поведінка здається однаковою, мозок може працювати дуже по-різному залежно від статі. Ці висновки можуть допомогти пояснити, чому деякі психічні розлади, такі як тривога та депресія, демонструють статево-специфічні закономірності в тому, як вони розвиваються та як вони реагують на лікування. Оскільки шляхи, задіяні в цьому дослідженні, також чутливі до хронічного стресу, робота також може бути корисною для майбутніх досліджень того, як довгостроковий стрес по-різному впливає на чоловіків та жінок на нейронному рівні.
Дослідження має деякі обмеження. Воно було зосереджено лише на мишах, тому незрозуміло, наскільки безпосередньо результати застосовні до людей. Хоча гризуни є корисною моделлю для базової нейронауки, людський мозок набагато складніший, а соціальні та гормональні впливи суттєво відрізняються. Розміри вибірки також були відносно невеликими, що типово для досліджень, що включають інвазивну нейронну реєстрацію, але це обмежує узагальнюваність. Зрештою, у дослідженні розглянуто лише два шляхи мозку; інші ланцюги також можуть сприяти обробці загроз у специфічних для статі способах.

Майбутні дослідження можуть з'ясувати, як ці шляхи взаємодіють із гормональними змінами протягом життя, такими як під час статевого дозрівання або після вагітності, а також чи відбувається подібне статево-специфічне залучення ланцюгів у людей. Поздовжні дослідження також можуть показати, чи змінюють стрес або травма функціонування цих ланцюгів з часом.

Дослідження під назвою « Статево упереджене нейронне кодування дискримінації загрози в аферентних нервах nucleus accumbens призводить до пригнічення поведінки винагороди » було проведене Джессі Мьюїр, Ешааном С. Айєром, Іу-Чунг Це, Джуліаном Соренсеном, Сереною Ву, Рендом С. Ейдом, Ведраною Цветковською, Карен Вассеф, Сарою Гостлін, Пітером Вітаро, Ніком Дж. Спенсером та Розмарі К. Багот.

За матеріалами.newneuromarketing.com
Фото: newneuromarketing.com