 |
Középvonali thalamikus hálózatok szerepe félelmi és szorongásos folyamatokban
|
súgó 
nyomtatás 
|
Ezen az oldalon az NKFI Elektronikus Pályázatkezelő Rendszerében nyilvánosságra hozott projektjeit tekintheti meg.
vissza »
|
| |
Projekt adatai |
|
|
| azonosító |
124434 |
| típus |
FK |
| Vezető kutató |
Mátyás Ferenc |
| magyar cím |
Középvonali thalamikus hálózatok szerepe félelmi és szorongásos folyamatokban |
| Angol cím |
The role of midline thalamic circuitries in the learnt and innate behaviours |
| magyar kulcsszavak |
thalamus, félelem, szorongás, optogenetika, BNST, amygdala, hypothalamusz |
| angol kulcsszavak |
midline thalamus, fear, anxiety, optogenetic, BNST, amygdala, hypothalamus |
| megadott besorolás |
| Neuroanatómia és idegélettan (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma) | 40 % | | Viselkedés neurobiológia (pl. alvás, tudatosság, jobb- vagy balkezesség) (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma) | 40 % | | Neuroanatómia és idegélettan (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma) | 20 % |
|
| zsűri |
Idegtudományok |
| Kutatóhely |
Kognitív Idegtudományi és Pszichológiai Intézet (HUN-REN Természettudományi Kutatóközpont) |
| résztvevők |
Barsy Boglárka
Horváth-Magyar Aletta
|
| projekt kezdete |
2017-11-01 |
| projekt vége |
2022-10-31 |
| aktuális összeg (MFt) |
40.000 |
| FTE (kutatóév egyenérték) |
2.65 |
| állapot |
lezárult projekt |
magyar összefoglaló A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A viselkedési válaszok evolúciósan fontosak az alkalmazkodásban és túlélésben. Ezek két típusa közül a tanult viselkedés emléknyomok rögzítésének eredménye, mely érzékelésen alapszik, míg a veleszületett viselkedési formák kialakulásához nincs szükség korábbi memórianyomokra. Azonban ha a normális válaszreakciók eltorzulnak, elveszik az irányítást felettük, kóros állapotokká válhatnak. Általános vélemény, hogy a normál félelmi reakció alapjai lehetnek későbbi kóros szorongási folyamatoknak. Így fontos, hogy megértsük a félelmi reakciók kialakulását, melyek segíthetnek a szorongás megjelenésének és fennmaradásának megértésében.
Korábbi munkánk igazolta, hogy a középvonali thalamus (KT) képes érzelmi jellegű információkat közvetíteni fontos limbikus előagyi régiók felé. Feltételezések szerint a KT fontos szerepet játszik a veleszületett és tanult viselkedésformák szabályozásában is, melyek neuronális hálózata között átfedés lehet a limbikus rendszeren belül. A KT szerepét azonban egyáltalán nem vizsgálták a félelmi reakciók elfajulásában és a szorongás tüneteinek megjelenésében.
Így a jelenlegi tématerv célja, hogy megvizsgálja a KT neuronális hálózatának (hálózatainak) szerepét az öröklött és tanult félelmi reakciókban, valamint szorongási folyamatokban, felhasználva a legújabb, nagy tér- és időbeli felbontást nyújtó idegtudományi módszereket. Optogenetikai, egy és sok sejt elektrofiziológiai módszerek kombinálása sejt- és terület-szelektív megközelítéssel valamint viselkedési tesztekkel, segíthet abban, hogy megértsük a középvonali thalamus idegsejtjeinek és kapcsolatrendszerének szerepét normál félelmi és patológiás (szorongás mögött meghúzódó) agyi folyamatokban.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
Az emberi populáció 5-10% szenved szorongásos zavarban. Ennek ellenére még mindig nincs széleskörűen elterjedt és hatásos kezelési mód. Ennek egyik oka az lehet, hogy a szorongás egy összetett kórkép, nem egyetlen betegség. A DSM-5 (2013) számos szorongás-szerű kóros viselkedés-zavarról számol be. Általános vélekedés, hogy a szorongás az egészséges félelmi reakciókból alakul ki annak eltorzulásával. Mivel sok fajta félelmi reakció létezik (tanult vagy öröklött, ami lehet magasságtól, mélységtől, állatoktól, stb.), a kialakult szorongás is különböző lehet. Ez arra utal, hogy a félelem agyi folyamatainak megismerése segíthet bennünket abban, hogy felismerjük a szorongások kialakulásának háttér-mechanizmusait. A limbikus rendszeren belül, mely érzelmi viselkedésünk formálásában fontos szerepet játszik, a középvonali thalamus kapcsolatrendszere létfontosságú lehet, bár kutatások eddig kevés figyelmet fordítottak rá. E nézet alapja az, hogy érzelmi információkat fogad az agytörzs felől, és azokat továbbküldi olyan agyi régiókhoz (bed nucleus stria terminalis, amygdala vagy hipothalamus), melyek közvetlenül motoros központokon keresztül szabályozhatják az érzelmi viselkedést. Előeredményeink azt mutatják, hogy nagy számú középvonali thalamikus neuron rendelkezik kiterjedt axonális hálózattal, szinte a teljes limbikus előagyban, ami arra utal, hogy képesek azok működését szinkronizálni. Azonban, vannak olyan anatómiai bizonyítékaink is, melyek feltételezik a célterület-szelektív sejtcsoportok létezését is. Így célunk, hogy megvizsgáljuk az amygdala-val, BNST-vel és a hypothalamus-szal kapcsolatban álló MT sejtek szerepét a félelmi és a szorongás-szerű folyamatokban.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Egy szorongásos beteg görcsösen aggódik, ideges, nyugtalan, gondolkodás-, koncentrációs és alvászavarban szenved, ingerlékeny, megmagyarázhatatlan félelem tölti el. Bár ezek kezelési költségei nem jelentősek, de a nagy társadalmi érintettségük, illetve azok kis hatékonysága, vagy mellékhatásaik miatt jelentősen kihathatnak mind a családok életére, mind pedig a munkahelyi teljesítőképességen keresztül az egész társadalom működésére is. Általánosan használt medikációk a különböző szorongásos betegségek kezelésére az antidepresszánsok, azonban ezek nyugtató mellékhatásuk miatt jelentősen befolyásolják a betegek állapotát. Hovatovább, mivel az egyes szorongástípusok mögött nagyon eltérő agyi mechanizmusok állhatnak, különböző képpen alakulhatnak ki, ezért nem ideális egy általános kezelési mód. Vannak szorongásfajták, melyeknél jelentős a hormon-háztartás megváltozása (HPA-tengely érintettség miatt, pl. generalizált szorongás), másoknál pedig nincs (pl. pánikbetegségek vagy PTSD). Ezért szorongástípus-specifikus kezelésre lenne szükség, azonban erre még kevés lehetőség létezik. Ennek oka részben az, hogy a szorongástípusok kialakulásával, molekuláris hátterével és a résztvevő agyterületekkel kapcsolatban kevés információval rendelkezünk. A munkaterv ezért egy olyan agyterület vizsgálatát vázolja fel, mely a szakirodalmi adatok, illetve az előzetes eredményeink alapján fontos szerepet játszhat a félelmi zavarok, s az azokból kialakuló szorongásos megbetegedések megjelenésében. Ez a középvonali thalamus, mely kiterjedt anatómiai kapcsolattal rendelkezik olyan más agyterületekkel (amygdala, hypothalamus), melyek jelentős szereppel bírnak a különböző érzelmi és kedélyállapotok kialakulásában. Így célunk, hogy anatómiai, élettani és viselkedés-kutatási módszerek segítségével megvizsgáljuk a középvonali thalamus szerepét félelmi és szorongásos szituációkban, kísérleti állatmodellek felhasználásával.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A Magyar Kórházszövetség adatai szerint minden harmadik európai valamiféle idegrendszeri, mentális betegségben szenved. Ezek közül a leggyakrabban előforduló kórképek a félelmi és szorongásos zavarok. Ezen betegségekre nincs megfelelő gyógymód vagy megelőző terápia, részben, mert kialakulásukról nagyon kevés információ áll rendelkezésünkre. Széles körben elfogadott nézet mely szerint a szorongásos zavarok a normál félelmi reakciókból alakulnak ki. A legfrissebb állatmodellekre épülő kutatási eredmények és előkísérletes adataink azt sugallják, hogy a középvonali thalamikus idegsejthálózat kulcsszerepet tölthet be e folyamatokban, mivel agytörzsi, ’érzelmi –jellegű’ információkat dolgoz fel a limbikus előagyi területekkel (amygdala, ventrál striatum, hypothalamus) összeköttetésben. Szakirodalmi adatok azt is feltételezik, hogy e rendszer mindemellett befolyásolhatja a tanult és öröklött viselkedési mintázatok megjelenését. Így, a kutatómunkánk a legújabb, nagy idő- és térbeli pontosságot biztosító élettani, optogenetikai, viselkedésvizsgálati és anatómiai módszerek kombinálásával szabadon mozgó és ún. fejrögzített megközelítést alkalmazva a következő kérdésekre keres választ. (1) Hogyan épül fel a középvonali thalamikus (’félelmi’) hálózat? (2) Ezek hogyan képesek befolyásolni a tanult és öröklött félelmi reakciókat? (3) Hogyan alakulhat át ezen hálózatok működése, miközben az egészséges félelmi reakciók kóros szorongásos kórképekké válnak?
| angol összefoglaló Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Behavioural responses are evolutionarily important for adaptation and survival. In contrast to learnt responses which can be painful and are based on perception and consolidated memory requiring primer and associative sensory system, the innate (inborn) behavioural actions need no previous experience and are not associated with physical pain. However, normal physiological responses could be exaggerated, losing the control over them and could turn into abnormal states. It is widely accepted that the normal fear could become pathological anxiety. Thus, it is essential to understand the normal fear processes to find any interpretation for fear-related brain disorders, like anxiety.
Our previous work demonstrated that midline thalamus (MT) convey emotional-relevant arousal information towards selected forebrain regions. It is also suggested to control innate and learnt emotional processes; the underlying neuronal network and molecular architecture may overlap within this non-specific system. Still, the involvement of MT circuitry in anxiety is not investigated at all.
Thus, the aim of the present project is to investigate the MT neuronal network(s) involved in innate and learnt fear as well as in anxiety using techniques providing high spatial and/or temporal resolution. To gain this specificity, optogenetic, single- and multisite electrophysiology and anatomical mapping will be combined with behavioural assays to understand the physiological and behavioural involvement of midline thalamic neurons and the connectivity through which their influence is exerted.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
5-10% of the human population suffers in anxiety or –related disorders. Still, there is no adequate treatment to remedy patient, partially due to the fact that the anxiety is not a single disease. According to The Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (DSM-5; American Psychiatric Association, 2013), many types of anxiety-like behaviour exist. It is assumed that anxiety is developed from normal fear. Since many type of fear reaction can be distinguished (innate and learnt, or fear of height, deepness, animals, etc), the evolved anxiety is various, too. This suggests that understanding of fear mechanisms may help us to reveal important data about the development of anxiety. To find explanation for these processes, the limbic system would be important to investigate. Within this, midline thalamic (MT) network is hypothesized to be crucial, although little attention is paid on it. It receives emotion-like information from the brainstem and also projects to brain regions (bed nucleus stria terminalis, central amygdala or hypothalamus) directly control motor centres modulating emotional behaviours. Recently, we found that there is large number of MT neurons sending axonal arbor into the entire limbic forebrain, suggesting the ability of synchronization of emotional processes. Besides that, we have also anatomical evidences for the existence of target-selective cell groups. Whether, the amygdala, BNST or hypothalamic projecting MT cells has unique role to shape behaviours, or ‘only’ take part in the synchronizing function, it is entirely unknown. Thus, we would like to find out how these MT pathways are able to control fear and anxiety-like behaviour.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
Patients with anxiety are desperately worried, nervous, anxious, filled with irritability and has confused thinking and concentration, sleep disturbance and unexplained fear. Although the cost of these symptoms are not so significant, due to the great social appearance of the disease as well as low effectiveness of their medical treatment or their side effect, anxiety greatly affect the lives of both families, as well as of the whole society (through the patients’ work-performing capacity). The medication commonly used to treat a variety of anxiety disorders is the various antidepressant administrations; however, those significantly affect the patients because of their sedative side effects. Furthermore, as the anxiety disorders are distinct in many aspects like underlying brain mechanisms, a general treatment may not be the best approach to treat. Some type of anxiety (like generalized anxiety disorder) shows significant changes in the hormonal balance (in HPA axis), others are not (like panic disorders or PTSD). Thus, it would be desirable to have specific treatment for each type of anxiety. To do so, we need to know more about the molecular machinery or brain circuitries explaining the symptoms of various types of anxiety diseases. The current work plan focuses on a brain region, which is suggested to play an important role in fear-related anxiety-like disorders according to the literature and our preliminary date. This is the midline thalamus, which has an extensive anatomical connections with other areas of the brain (amygdala, hypothalamus) shown to be crucial in the development of various emotional and mood disorders. Thus, our goal is to dissect the role of the midline thalamus of fear and anxiety, using anatomical, physiological and behavioural research methods and experimental animal models.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
According to the Hungarian Hospital Association data as well as international database, one third of the human population suffers from some sort of neurological, mental illness. Among those, the most common disorders are the fear- and anxiety-related disorders. There are no adequate remedies or preventive therapies against these symptoms, partly because we have only limited information about their development. It is widely accepted that normal, healthy fear reaction can be exaggerated which lead the pathological anxiety. Our recent results and the literature data of animal models suggest that the midline thalamic neuronal network may play a key role in these processes. This network relays 'emotional -like' information from the brainstem towards the limbic forebrain areas (amygdala, ventral striatum, hypothalamus). It is also assumed that this system can have implications for both the learned and inherited patterns of behaviour. Based on the combination of the latest developed methods with high temporal and spatial accuracy, the multisite electrophysiological, optogenetic, behavioural and anatomical assays, the present proposal aims to find answers to the following questions. (1) How is the midline thalamic network built-up anatomically related to fear and anxiety? (2) How can this network influence the learned and innate fear reactions? (3) What sort of changes may suffer within this network leading the transformation of normal fear to pathological anxiety?
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
