Команда исследователей из Медицинской школы штата Пенсильвания и Университета Пуэрто-Рико пытается ответить на вопрос, который давно ставит в тупик экспертов: почему одни люди после травмы страдают посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР), а другие – нет?
Исследование, проведенное Наньинь Чжаном, профессором биомедицинской инженерии и Ллойдом & Дороти Фер Хак, председатель отделения визуализации мозга в Пенсильванском университете, исследует, связана ли индивидуальная уязвимость к посттравматическому стрессу с уже существующими условиями или с реакцией на воздействие травмы.
Команда использовала модель посттравматического стрессового расстройства у крыс по запаху хищников и продольный дизайн, который включает в себя повторные наблюдения за одним и тем же субъектом в течение определенного периода времени. Используя эту методологию, они измерили функциональную связность нейронных цепей до травм; поведенческие реакции на воздействие травмы; высвобождение кортикостерона, стероидного гормона, вырабатываемого корой надпочечников; и посттравматическая тревога.
Результаты, опубликованные в недавнем выпуске Nature Communications, показали, что крысы, которые замирают и становятся неподвижными в ответ на воздействие запаха хищника, коррелируют с функциональной связностью в наборе нейронных цепей в мозгу этих крыс. Функциональная связь – это связь между различными областями мозга, которые имеют общие функциональные свойства, и измеряется с помощью магнитно-резонансной томографии.
Исследователи обнаружили, что уже существующие функции нейронных цепей могут предрасполагать животных к различным пугающим реакциям на угрозы.
"Собранные нами данные предоставляют структуру ранее существовавшей функции цепи в мозгу, которая определяет реакцию на угрозу," Чжан сказал. "Это может напрямую относиться к поведению, похожему на посттравматическое стрессовое расстройство."
Такая структура имеет множество потенциальных преимуществ для дальнейших исследований в области профилактики и лечения посттравматического стрессового расстройства.
"Это исследование может помочь нам понять основные компоненты уязвимости к нервно-психическим расстройствам, вызванным стрессом," Чжан сказал. "Эти компоненты потенциально могут служить индикаторами не только для прогнозирования риска развития тревожных расстройств, таких как посттравматическое стрессовое расстройство, но и для оценки различных стадий посттравматического стрессового расстройства и возможного выздоровления."
Использование крыс в качестве испытуемых помогло преодолеть главное препятствие при исследовании факторов риска посттравматического стрессового расстройства у людей – сложность мониторинга развития посттравматического стрессового расстройства у людей от до и до посттравматических состояний через воздействие хорошо контролируемых травматических событий. Исследования на людях сосредоточены на группах населения, уже подвергшихся различным неконтролируемым травматическим событиям, и могут привести к противоречивым результатам. Такие барьеры были преодолены в настоящем исследовании с использованием крыс и применением продольного дизайна с контролируемыми травматическими стрессорами.
"Результаты исследования потенциально могут быть использованы в исследованиях на людях," Чжан сказал. "Например, биомаркер, прогнозирующий уязвимость к расстройствам, вызванным стрессом, поможет определить риск помещения человека в крайне стрессовую среду, такую как боевые действия."
Одним интересным моментом в исследовании был парадоксальный вывод. Крысы с более низким поведением замораживания показали больше избегания запаха хищника, более длительную реакцию кортикостерона и более высокую тревогу спустя долгое время после воздействия запаха.
"Очень вероятно, что они меньше замерзали, поскольку реагировали на угрозы по-разному, например, бегство," Чжан сказал.
Чжан сказал, что следующие шаги исследовательской группы включают определение биомаркеров нейровизуализации, которые могут предсказать реакцию человека на угрозы, и разработку процесса определения вероятности развития у человека поведения, подобного посттравматическому стрессу, при воздействии травмы. Команда также изучит методы защиты животных с факторами высокого риска от развития поведения, похожего на посттравматическое стрессовое расстройство, например, с помощью оптогенетики, которая заключается в использовании света для контроля активности отдельных нейронов у свободно перемещающихся животных.